一種混合橋臂的MMC研究及物理實現(xiàn).pdf

1、隨著電力電子技術的發(fā)展，基于電壓源換流器的高壓直流輸電(VSC-HVDC)在世界范圍內得到了快速發(fā)展。在遠距離大容量直流輸電領域，考慮到經濟性因素需要采用架空線輸電。這樣，柔性直流輸電系統(tǒng)的直流故障保護問題就變得十分重要。在采用交流斷路器、直流斷路器、新型拓撲換流器幾種隔離直流故障的方法中，采用可箝位直流故障的換流器拓撲具有響應速度快、投資少、不需額外附加設備等優(yōu)點，非常適用于兩端或多端直流輸電系統(tǒng)。在各種新型拓撲中，由半橋和全橋子模塊

2、組成的混合橋臂模塊化多電平換流器(MMC)拓撲，結合使用了目前最成熟的兩種子模塊拓撲，既降低了損耗，又保證了直流故障箝位的可靠性。
　　論文通過對通用MMC拓撲和半橋、全橋子模塊工作原理的分析，引出了橋臂混合MMC的拓撲;根據(jù)其等效電路的數(shù)學模型，分析了基于旋轉坐標系下的站級解耦控制策略和閥級調制及均壓策略，并計算了實現(xiàn)直流故障閉鎖所需的最小全橋子模塊比例;在PSCAD/EMTDC中搭建了雙端混合橋臂MMC仿真模型，驗證了穩(wěn)態(tài)和暫

3、態(tài)控制策略的合理性。
　　為更好地驗證混合橋臂MMC拓撲的工作特性，設計并搭建了一臺低壓原理性實驗樣機。首先，根據(jù)柔性直流輸電系統(tǒng)的分層控制原理，結合實際需求，將控制系統(tǒng)分為了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、站控層、閥控層和子模塊層，根據(jù)各層功能劃分，確定功能實現(xiàn)的性能要求，選定合適的主控芯片及外圍輔助電路，設計并制作控制器板卡。然后，根據(jù)控制器功能要求和數(shù)學模型，畫出程序流程圖，并采用硬件描述語言實現(xiàn)相應算法，仿真驗證各子程序模塊的全工況執(zhí)行情況

4、。之后，對系統(tǒng)在各種運行狀態(tài)下的控制器時序配合進行了分析，并采用計算深度的估算方法，對通訊速率提出了要求。最后，設計混合橋臂MMC一次系統(tǒng)參數(shù)并選定主設備型號，搭建實驗樣機。
　　為驗證混合橋臂MMC的工作特性，對低壓物理樣機進行了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)控制實驗。在穩(wěn)態(tài)實驗中，對直流電壓、子模塊電容電壓、閥出口側電壓特性進行了分析;在功率階躍實驗中，驗證了控制器的快速響應特性;在直流雙極短路實驗中，驗證了拓撲的故障自清除能力，為混合橋臂MMC