【摘 要】
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随着柔性直流输电技术在风电领域中的影响越来越深远,模块化多电平换流器作为其主流拓扑开始获得更大市场。在风力发电并网系统中以模块化多电平逆变器为新技术发展优势,其具有模块化、低损耗、高效率等优点。但子模块数量增多会分散电容,产生环流谐波、电容电压等问题,降低了换流器的稳定性与安全性。因此,本文针对环流和子模块电容电压均衡两个方面进行研究。首先,阐述了风力发电与多电平技术研究意义,围绕模块化多电平逆变
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随着柔性直流输电技术在风电领域中的影响越来越深远,模块化多电平换流器作为其主流拓扑开始获得更大市场。在风力发电并网系统中以模块化多电平逆变器为新技术发展优势,其具有模块化、低损耗、高效率等优点。但子模块数量增多会分散电容,产生环流谐波、电容电压等问题,降低了换流器的稳定性与安全性。因此,本文针对环流和子模块电容电压均衡两个方面进行研究。首先,阐述了风力发电与多电平技术研究意义,围绕模块化多电平逆变器分析了其研究现状,重点介绍了独特的电路拓扑和工作原理,并通过公式推导建模,对环流、电压均衡等方面介绍了相应的控制策略,并说明了相关的脉宽调制方法。其次,设计了相间环流问题的抑制方案。先根据系统模型分析三相单元的环流及谐波次数,建立基本环流抑制模型,针对传统PI控制的缺点,为提高控制效果,提出了将模糊控制与PI控制相结合算法,进一步降低谐波次数,使系统响应更快、稳定性增强。然后,对子模块电容电压均衡问题,围绕子模块在能量均衡和电压平衡的角度分析,并在电容电压排序方法上优化,根据开关状态进行独立排序,通过增加子模块排序次数来降低开关次数,并且对子模块电容电压设置实时的阈值,避免过长时间的开关损耗,通过仿真验证了所提出的电容电压均衡控制策略的有效性。最后,设计了模块化多电平逆变器的总控制结构,在Simulink中搭建模块化五电平三相逆变器的仿真模型,将虚拟控制与实时仿真相结合,搭建基于CHIL技术的RT-LAB半实物平台,将两种仿真对比分析,验证所提对环流及均压控制策略的有效性。
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