基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术研究

摘要

本文主要是对MMC-HVDC中启动策略和子模块间的均压策略进行的研究。其中，首先是对柔性直流输电技术的发展历史进行了简介；其次对MMC的数学模型、调制策略、控制方式等方面进行了简单的推导介绍；再次是对MMC的启动控制做出了深入的研究，并提出了一种快速自励充电策略；最后是对MMC的子模块间的均压策略进行了深入探讨，完善了分层分组排序法。
　　在MMC的启动控制中，首先对传统他励法进行了研究，发现了其在充电效果不好和充电速率过慢的现象，对其进行了改进，从而解决了传统他励法所呈现的问题；其次对传统自励启动法进行研究，在其基础上提出了一种通过桥臂电流值与其最大、最小阀值进行比较，从而得到切除子模块的数目和时间，大大地减少了充电启动的时间。并且对子模块优先投入法则进行了改进，从而避开了整个充电启动过程中的桥臂过电流现象。并通过仿真，验证了其有效性。
　　在MMC的子模块均压策略研究中，首先对传统均压法、引入双保持因子法和分层分组排序法进行了原理上的介绍。由于分层分组排序法在排序的计算量和对硬件的要求方面，相较于其他方法，都有很大的优势，所以并着重研究了采用质因子分解的分层分组排序法。在研究中发现其在有子模块发生故障时，尤其是桥臂电流为正方向时，会出现三个相单元电压不等，从而使桥臂间的环流增加，同时由于桥臂的等效电阻很小，增加的环流衰减很慢，可能导致MMC出现故障。本文对此现象提出了一种反事故策略，即通过预估值法和相邻子模块替代导通法相结合，避免了上述现象的出现，并通过仿真，验证了此方法的正确性和有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 直流输电技术发展历程

1.2 传统高压直流输电技术的不足

1.3 电压源型换流器

1.4 模块化多电平换流器

1.5 本文主要工作

2 MMC基本单元工作原理

2.1 MMC子模块拓扑结构

2.2 模块化多电平换流器的数学模型

2.3 MMC的调制策略

2.4 模块化多电平换流器的控制方法

3 模块多电平换流器的启动研究

3.1 模块化多电平换流器启动研究现状

3.2 他励启动法

3.3 改进传统他励启动法

3.4 传统自励启动法

3.5 快速自励启动法

3.6 快速自励充电的方法

3.7 仿真验证

3.8 工程验证及结论

3.9 本章小结

4 模块多电平换流器的子模块均压技术

4.1 子模块电容均压的意义及要求

4.2 传统子模块均压策略

4.3 引入双保持因子均压法

4.4 采用质因子分解分组排序法

4.5 采用质因子分解分组排序法的反事故措施

4.6 本章小结

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢