单相MMC的环流控制与子模块开关管开路故障诊断及定位方法研究

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 模块化多电平变换器的研究现状

1.2.1 MMC 变换器的应用领域

1.2.2 MMC 变换器的关键技术研究现状

1.3 课题主要研究内容

2 正常运行下模块化多电平变换器的控制策略

2.1 单相MMC的拓扑结构与工作原理

2.1.1 单相MMC 的拓扑结构

2.1.2 单相MMC 的工作原理

2.1.3 单相MMC 数学模型

2.2 单相MMC的调制策略

2.2.1 载波移相调制策略

2.2.2 载波层叠调制策略

2.2.3 最近电平逼近调制策略

2.3 子模块电容电压均衡控制策略

2.3.1 子模块电容电压均压和稳压控制

2.3.2 子模块电容电压排序算法

2.4 桥臂环流控制策略

2.4.1 桥臂环流分析

2.4.2 准比例谐振控制

2.5 本章小结

3 模块化多电平变换器的故障状态分析与环流控制

3.1 MMC的故障状态分析

3.1.1 子模块开关管短路故障分析

3.1.2 子模块开关管开路故障分析

3.2 子模块开关管发生开路故障时环流控制策略

3.2.1 桥臂环流分析

3.2.2 准比例谐振控制

3.2.3 重复控制+准比例谐振控制

3.3 系统总体控制策略

3.5 本章小结

4 故障运行下子模块开关管开路故障诊断与定位方法

4.1 开路故障下电路特性分析

4.2 子模块开关管开路故障诊断与定位原理

4.2.1 估算子模块电容电压的卡尔曼滤波算法

4.2.2 子模块电容电压的理论计算法

4.3 子模块开关管开路故障的诊断与定位实现

4.4 本章小结

5 模块化多电平变换器的实验平台设计

5.1 系统硬件设计

5.1.1 功率主电路设计

5.2.2 控制电路设计

5.3 系统软件设计

5.3.1 主控制器程序设计

5.3.2 辅助控制器的程序设计

5.3.3 FPGA与ARM 通信

5.4 本章小结

6 仿真与实验验证

6.1 仿真结果与分析

6.1.1 正常运行下的仿真结果与分析

6.1.2 故障状态仿真分析

6.1.3 环流控制仿真分析

6.1.4 子模块开关管开路故障诊断与定位仿真结果与分析

6.2 实验验证

6.2.1 正常运行下的实验结果与分析

6.2.2 故障运行下的实验结果与分析

6.2.3 开关管开路故障诊断与定位方法的验证与分析

6.2.4 FPGA与ARM 通信实验验证

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果