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模块化多电平静止同步补偿器参数设计及运行控制研究
| 论文题名： | 模块化多电平静止同步补偿器参数设计及运行控制研究 |
| 关键词： | 模块化多电平换流器;静止同步补偿器;参数设计;运行控制 |
| 摘要： | 电力系统的稳定性问题是电力工业最基本的核心问题，为了保证电力系统可靠运行，系统的电压需在所要求的范围内运行。电压水平的控制是通过系统中无功功率的产生、吸收和传输完成的，由于无功功率不能长距离传输，电压只能通过遍布整个系统的具体装置来进行有效控制。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)作为柔性交流输电技术在实践中的重要成果之一，具有优良的动态补偿性能，成为无功补偿领域的研究热点。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)是多电平电压型换流器技术的最新研究成果，其标准的模块化结构既便于冗余设计，增强应对故障的能力，又能降低开关频率，提高输出性能。将MMC结构应用到STATCOM中，作为全新的动态无功补偿装置MMC-STATCOM具有良好前景。 论文重点对MMC-STATCOM的参数设计和控制策略进行研究，主要工作如下： (1)分析 MMC-STATCOM的工作原理，针对 MMC具有分散电容和桥臂电感的结构特点，建立 abc静止坐标和 dq旋转坐标下的等效数学模型。在此基础上，对 MMC-STATCOM主要元件(桥臂电感、连接电感、子模块电容和功率器件)的运行特性进行分析，分别得出参数取值范围，以保证MMC-STATCOM的可靠稳定运行。同时，分析电感和电容对系统动态响应速度的综合影响，推导系统开环响应时间和桥臂电感、连接电感、直流电容的关系表达式，为设计满足系统动态性能指标的参数提供依据。 (2)研究MMC-STATCOM的整体控制策略。交流侧调制部分，根据MMC-STATCOM桥臂串联子模块个数的不同，分析载波移相脉宽调制(Carrier Phase-Shifted PWM,CPS-PWM)在MMC-STATCOM中的具体实现方法。电容电压控制部分，分析修改CPS-PWM调制波实现电容电压平衡的原理，采用分级均压控制方法。环流抑制部分，为了消除环流中的各偶次谐波，引入重复控制，针对传统并联式重复控制器难以独立设计参数的缺点，分析重复控制器传递函数的数学特性，对该并联结构进行合理简化。结合环流中仅含有偶次谐波这一特点，提出一种改进的环流抑制方法，优化控制器性能。 (3)在MATLAB/Simulink平台上搭建仿真模型，验证MMC-STATCOM整体控制策略的正确性和有效性，分别对电容均压方法、环流谐波抑制方法和综合补偿性能进行分析。在此基础上，设计驱动控制系统的硬件电路和软件算法。 |
| 作者： | 许秀娟 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 孙玉坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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