MMC-HVDC系统控制策略研究

作     者：孙一莹 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵成勇

授予年度：2013年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：柔性直流输电 模块化多电平换流器 两相静止坐标系 控制策略 

摘      要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)是应用于柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current transmission，VSC-HVDC)的新型拓扑结构。与传统VSC拓扑结构相比，MMC存在着很大的优势，是VSC-HVDC系统的发展趋势。在介绍MMC-HVDC系统运行原理的基础上，对基于两相静止坐标系的稳态控制策略和暂态控制策略进行了研究。 首先，分析了MMC-HVDC系统的运行原理，包括适用的调制策略和电容电压平衡控制方法。然后推导了基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统的数学模型，并结合比例谐振(proportional resonant，PR)控制器的特性，提出了基于两相静止坐标系的MMC-HVDC系统稳态控制策略，该控制器采用双闭环控制，外环采用PI控制，内环采用PR控制;在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对上述控制策略进行仿真研究，并与dq同步旋转坐标系下的双闭环控制进行了对比，仿真结果表明两种控制效果相当，但文中提出的基于两相静止坐标系的控制策略避免了两相旋转坐标系中的电流交叉耦合项，不需要前馈解耦，使整个控制系统更加简单。最后推导交流系统发生不对称故障时MMC-HVDC系统的数学模型，在此基础上设计了以抑制负序电流为目标的控制器，并在PSCAD/EMTDC仿真环境下，对交流系统发生单相接地故障和两相接地故障两种情况进行了仿真，仿真结果表明所设计的暂态控制器是正确且有效的。