模塊化多電平變換器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度出發(fā)，以太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源為主的新能源發(fā)電技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。隨著現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展，基于電壓型模塊化多電平變換器的柔性直流輸電技術(shù)成為解決分布式電源并網(wǎng)的必然選擇。而控制系統(tǒng)又是整個(gè)柔性直流輸電系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)，因此本文以模塊化多電平變換器(MMC)的控制系統(tǒng)為研究核心，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究其控制策略。
　　本文結(jié)合現(xiàn)有的MMC柔性直流輸電實(shí)例，分析了MMC控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)出了現(xiàn)有MMC控制技術(shù)的典型控

2、制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，柔性直流輸電的控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)級(jí)控制、換流站級(jí)控制及換流閥級(jí)控制。并且針對(duì)典型的半橋子模塊型MMC拓?fù)?，分析了背靠背MMC及其子模塊的工作原理，以及四象限運(yùn)行情況，建立了其簡(jiǎn)化等效模型以及MMC上橋臂小信號(hào)模型，方便后續(xù)控制策略的設(shè)計(jì)。
　　在現(xiàn)有研究技術(shù)層次化子模塊電容電壓平衡控制方法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于橋臂電流直接控制的MMC綜合控制策略，并將其應(yīng)用于由整流側(cè)和逆變側(cè)組成的背靠背MMC系統(tǒng)，整流側(cè)負(fù)責(zé)直

3、流母線電壓穩(wěn)定控制，逆變側(cè)負(fù)責(zé)并網(wǎng)控制。并以電流內(nèi)環(huán)的控制框圖以及調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)介紹了MMC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程;針對(duì)整流側(cè)MMC本文還提出了一種有功電流前饋方案，增加了有功電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。
　　為了進(jìn)行MMC實(shí)驗(yàn)的研究，本文研制了一套四個(gè)子模塊的三相背靠背MMC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?？刂葡到y(tǒng)由主控制器、輔助控制器和子模塊控制器三級(jí)控制組成，其中主控制器采用TI最新的集ARM和DSP的雙核芯片F(xiàn)28M35。

4、其中包含M3核和C28核，M3核主要用于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，將MMC的工作狀態(tài)信息及時(shí)的發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)接收上位機(jī)的指令;C28核主要用于實(shí)現(xiàn)核心控制算法以及與FPGA的通信。FPGA作為輔助控制器主要實(shí)現(xiàn)載波移相以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生各個(gè)子模塊的PWM信號(hào)，串行接收子模塊控制器的電容電壓反饋值，轉(zhuǎn)換成16位的數(shù)據(jù)供DSP調(diào)用。
　　在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的調(diào)試過(guò)程中，本文首先利用PSIM仿真驗(yàn)證了MMC綜合控制策略的有效性;然后利用此