不对称情况下模块化多电平电力电子变压器控制策略研究

作     者：苏嘉彬 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵剑锋

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：模块化多电平电力电子变压器 双调制波载波移相调制 子模块电压平衡控制 电流控制 环流抑制 三相不对称 

摘      要：随着智能电网概念的兴起以及分布式发电技术的推广,电力电子变压器以其能量密度高、灵活可控性强的优点,将在电力系统中发挥日益重要的作用。目前,电力电子变压器普遍采用输入级、隔离级和输出级三级式结构,将扩展性良好的模块化多电平拓扑作为其输入级,有助于拓宽电力电子变压器的应用范围。因此,研究模块化多电平电力电子变压器在各类运行工况下的控制策略,对电力系统的发展和稳定都意义重大。本文在详细分析MMC型PET工作原理的基础上,分别建立了输入级、中间级、输出级的数学模型,对比了双调制波载波移相调制策略和最近电平逼近调制策略用于MMC型PET的优缺点,重点研究了MMC型PET在对称或不对称情况下各级的闭环控制策略。当MMC型PET三相对称时,对于输入级,本文采用子模块电压平衡控制、电流控制、负序二倍频环流抑制相结合的整体控制策略;对于中间级,针对多个DAB变换器输出并联结构,本文提出了通过输入均压实现各DAB变换器功率平衡的控制策略;对于输出级三相逆变器,本文采用控制输出电压的控制策略。当MMC型PET三相不对称时,本文对比了抑制交流侧负序电流和抑制直流侧电压波动两种不同控制目标的输入级电流控制策略,提出了适用于MMC型PET的电流控制、各序二倍频环流抑制相结合的控制策略,同时实现了保持输入交流电流三相对称和维持输出直流母线电压恒定两个控制目标。最后,本文通过Matlab/Simulink平台搭建了MMC型PET模型,针对输入级交流侧三相对称和不对称情况、输出级负载不对称情况分别进行了仿真分析,验证了本文提出的MMC型PET控制策略在各种运行工况下的有效性。