模块组合型多电平变换器的控制策略
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ｃｏｌ ｆ ｌ ｔｃｌ ｎ ｉ ｅｉｇＢ ｉ ｇＪ ｏｏ ｇＵｎｖｒｉ ，Ｂ ｉ ｇ１０ ４ ， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｒ ， ｅｉ ｉ ｔｎ ｉ ｓ ｙ ｅｉ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｅ ｃｉ ｅ ｎ ｊ ｎ ａ ｅ ｔ ｊ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔＴｈ ｓｐ ｐ ｒｒ ｓａ ｃ ｅ ｈ ｕｓ ｄ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅｖ ｌ ｇ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｉｓｏ ｈ ｄ ｕａ ｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｅｅ ｒ ｈ ｓｔ ｅｐ ｌ ｍｏ ｕ ａｉ ｎ ｈ ｏｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔｇｅ ｆｔ ｅｍｏ ｌｒ ｅ ｏ ａ ｓ
第３ ５卷 第 ２期
２１ ０ １年 ４月
北
京
交
通
大
学
学
报
ｖ０．５Ｎｏ２ １ ． ３
Ａｏ ．２ １ ｒ ０ １
０Ｆ Ｂ ＥＵＩ ＮＧ 儿 Ａ ℃ Ｉ ＵＮＩ ０１ Ｇ ｖＥＲＳ ＴＹ Ｉ
文章编 号 ：６３０ ９ （０ ０ —１８０ １ ７ —２ １２ １ ）２０ ２ —５ １
模 块 组 合 型 多 电平 变换 器 的控 制 策 略
杨 晓峰 ， 孙 浩， 支 刚 ， 琼 林 郑
（ 北京交通大学 电气 工程 学院 ， 北京 １０ ４ ） ００ ４
摘
要： 对模 块 组合 型 多电平 变换 器（ ＭＭＣ） 的脉 冲调 制 策略和 电压 控制 策略 进行 了理 论 分析 和 实
ｍｕｔｅ ｅ ｃｎ ｅｔｒ（ ｌ ｌ ｌ ｏ ｖｒｅ ＭＭＣ ． ａｅ ｎａ ａ ｓ ｆ ｈ ｔｅ ｔ ｓ ｄ ｌ ｆ ｉｖ ） Ｂ ｓｄｏ ｎ ｌ ｉ ｏ ｅｍａｈ ｍａｉ ｅ ｏ ｙｓ ｔ ｃ ｍｏ ＭＭＣ， ｎｏ ｔ ｚｄｃｒ ａ ｐｉ ｅ — ｍｉ ａ
ｒ ｒｐ ａｅｓ ｉ ｅ Ｐ Ｍ ｄ ｕａｉｎ ｓｒ ｔｇ ｎ ｏ ｂｎ ｔ ｎ ｖ ｌ ｇ ｏ ｔｏ ｅｈ ｄ ｗｅｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｈ ｓ —ｈｆ ｄ Ｓ Ｗ ｅ ｔ ｍｏ ｌｔ ｔａｅ ｙ ａ ｄ ｃ ｍ ｉａｉ ｏｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｏ ａ ｍ ｆｒａｈ ｅ ｉｇ ｖ ｌ ｇ — ａａ ｃｎ ｆｔ ｅｍ ｕｔ ｌ ｌａｉｇ ｄ ａ ａ ｉ ｒ ｔ ｏ ｔａ ｙ ｅ ｔｒ ａ ｉｃ ｉ．Ｔｈ ｏ ｃ ｉｖｎ ｏｔ ｅｂ ｌｎ ｉｇ ｏ ｈ ｌｉ ｅｆ ｔｎ ｅｃｐ ｃｔ ｓｗｉ ｕ ｎ ｘ ｅｎ ｌ ｒｕｔ ａ ｐ ｏ ｏ ｈ ｃ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉ ｎ ｔｔｃｃ ａａ ｔｒｓｉ ｒ ｘ ｌｉｅ ｅａ１ ｎａｔ ｒｅｌｖ ｌ Ｍ Ｃ ｒ ｔｔ ｐ ．Ｔｈ ｆｅ — ｙ ａ ｃａ ｄ ｓａｉ ｈ ｒｃｅｉｔ ｓｗｅｅｅ ｐａｎ ｄｉ ｄ ｔｉ ｏ ｅ—ｅ ｅ ｃ ｎ ｈ Ｍ ｐ ｏｏ ｙ ｅ ｅｅｆｃ ｔ ｅ ｅ ｓ ｆ ｈ ｒｐ ｓ ｄ ｍｏ ｕａｉｎ ｓｒｔｇ ｎ ｈ ｅ ｓ ｉｔ ｆＭ Ｍ Ｃ ｒ ｅ ｉｅ ｙ ｔ ｅｅ ｐ ｒ— ｉ ｎ ｓ ｅｐｏ ｏ ｅ ｄ ｌｔ ｔａｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｅｆａ ｉ ｌ ｙ ｏ ｖ ｏ ｔ ｏ ｂｉ ｗｅｅｖ ｒ ｉｄ ｂ ｈ ｘ ｅ ｉ ｆ ｍｅ ｔｌ ｅ ｕｔ． ｎ ａ ｓ ｌ ｒ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｍ ｕｔ ｅ ｅ ｏ ｖ ｒｅ ；ｍｏ ｕａ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｉ ｖ ｌ ｎ ｅ ｔｒ ｌ ｃ ｄ ｌｒｔ ｙ；ｐ ｗｅ ｎｔ ａｒｅ ｈ ｓ—ｈｆｅ Ｐ Ｍ ；ｍａｈ ｍａｉａ ｏ ｒｕ ｉ：ｃｒｉｒｐ ａ ｅｓ ｉ ｄ Ｓ Ｗ ｔ ｔｅ ｔ ｌ ｃ
验研究， 建立 了 ＭＭＣ 系统 的数 学模 型 ， 此基 础 上提 出一 种适 用 于 ＭＭＣ特 点 的载 波移相 Ｓ Ｗ Ｍ 在 Ｐ 控 制 策略 和 电压控 制 策略 ， 需额外 的硬 件 电路 ， 可 实现 对 ＭＭＣ功 率单元 直 流 电容 电压 良好 的 无 即 稳 压 和均衡 控 制效 果 ． 通过 一 台 三 电平 ＭＭＣ 实验 样 机 的 实验 结果 ， 分析 了其 稳 态和 静 态工 作 特
离电力 用户 中心 等特点 ， 型高 压直 流输 电系统 轻 （ Ｓ Ⅷ Ｃ 能将这些 小型分布式 电源 系统 通过 Ｖ ＣＨ ） 经济、 环保 的 方 式 接 人 交 流 电 网＿ ． １ 电压 型 变换 器 Ｊ 是 Ｖ ＣＨ Ｄ Ｓ － Ｖ Ｃ输 电系统的核心单元 ， 如何提高变换 器的容量和应用电压等级成为 Ｖ ＣＨ Ｄ － 电系 Ｓ － Ｖ Ｃ输 统的核心技术之一 ． 采用器件串联技术 的传统两 电
性 ， 证 了控 制策略 的有效 性 ． 验
关键词： 多电平 变换 器 ； 块化 ； 率 单元 ； 波移 相 Ｓ Ｗ Ｍ；数 学模 型 模 功 载 Ｐ
中 图分类 号源自文库： ＴＭ４ ； Ｍ７ １ ６ Ｔ ６ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｉ ｓ ｏ ｏ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ｅ ｆ ｍ ｏ ｕ ａ ｕ ｔｌ ｖ ｌｃ ｎｖ ｒ ｅ ｓ ｔ ｄ ｅ ｎ ｃ ｎｔ ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｓ ｏ ｄ ｌ ｒ ｍ ｌｉｅ ｅ ｏ ｅ ｔ ｒ Ｙ ＡＮＧ Ｘ ａｆ ｎ ｉｏｅｇ，Ｓ Ｎ ｏ ＩＩＧ ｎ Ｕ Ｈａ ，Ｚ－ ａ ｇ，Ｔ ｉ ｉｎＱ．Ｚ ＮＧ Ｉ ｒｌ ｏ ｌ ＨＥ
前投用的 Ｈ Ｄ Ｖ Ｃ工程主要采用该项技术 但受到 ２． 电平数限制 ， 该拓扑 的开关频率 高、 出电压谐波 输 大、 需要无源滤波器 ， 且对各器件开通和关断的一致 性、 动态均压特性要求很高［ ］文献［—］ ３ ． － ４ ５９ 提出一种
模 块组 合 型多 电平变 换 器 （ 称 ＭＭＣ） 用 功 率单 简 采
ｍｏ ｅ ｄ １
近 年来 ， 境 保 护 、 源 短 缺 等 问题 日益严 重 ， 环 能
平 或者 三 电平 变 换 器是 一 种有 效 方 法 ， Ｂ公 司 目 ＡＢ
以风力发电、 太阳能发电为代表 的可再生能源发电
技 术正 逐 渐成 为未 来 电力 系统技 术 的发展 方 向和研 究 热点 ． 这些 清 洁能 源往 往存 在诸 如位 置分 散 、 但 远
Ａｂ ｔａ ｔＴｈ ｓｐ ｐ ｒｒ ｓａ ｃ ｅ ｈ ｕｓ ｄ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅｖ ｌ ｇ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｉｓｏ ｈ ｄ ｕａ ｓｒ ｃ ： ｉ ａ ｅ ｅｅ ｒ ｈ ｓｔ ｅｐ ｌ ｍｏ ｕ ａｉ ｎ ｈ ｏｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔｇｅ ｆｔ ｅｍｏ ｌｒ ｅ ｏ ａ ｓ
第３ ５卷 第 ２期
２１ ０ １年 ４月
北
京
交
通
大
学
学
报
ｖ０．５Ｎｏ２ １ ． ３
Ａｏ ．２ １ ｒ ０ １
０Ｆ Ｂ ＥＵＩ ＮＧ 儿 Ａ ℃ Ｉ ＵＮＩ ０１ Ｇ ｖＥＲＳ ＴＹ Ｉ
文章编 号 ：６３０ ９ （０ ０ —１８０ １ ７ —２ １２ １ ）２０ ２ —５ １
模 块 组 合 型 多 电平 变换 器 的控 制 策 略
杨 晓峰 ， 孙 浩， 支 刚 ， 琼 林 郑
（ 北京交通大学 电气 工程 学院 ， 北京 １０ ４ ） ００ ４
摘
要： 对模 块 组合 型 多电平 变换 器（ ＭＭＣ） 的脉 冲调 制 策略和 电压 控制 策略 进行 了理 论 分析 和 实
ｍｕｔｅ ｅ ｃｎ ｅｔｒ（ ｌ ｌ ｌ ｏ ｖｒｅ ＭＭＣ ． ａｅ ｎａ ａ ｓ ｆ ｈ ｔｅ ｔ ｓ ｄ ｌ ｆ ｉｖ ） Ｂ ｓｄｏ ｎ ｌ ｉ ｏ ｅｍａｈ ｍａｉ ｅ ｏ ｙｓ ｔ ｃ ｍｏ ＭＭＣ， ｎｏ ｔ ｚｄｃｒ ａ ｐｉ ｅ — ｍｉ ａ
ｒ ｒｐ ａｅｓ ｉ ｅ Ｐ Ｍ ｄ ｕａｉｎ ｓｒ ｔｇ ｎ ｏ ｂｎ ｔ ｎ ｖ ｌ ｇ ｏ ｔｏ ｅｈ ｄ ｗｅｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｉ ｈ ｓ —ｈｆ ｄ Ｓ Ｗ ｅ ｔ ｍｏ ｌｔ ｔａｅ ｙ ａ ｄ ｃ ｍ ｉａｉ ｏｔ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｏ ａ ｍ ｆｒａｈ ｅ ｉｇ ｖ ｌ ｇ — ａａ ｃｎ ｆｔ ｅｍ ｕｔ ｌ ｌａｉｇ ｄ ａ ａ ｉ ｒ ｔ ｏ ｔａ ｙ ｅ ｔｒ ａ ｉｃ ｉ．Ｔｈ ｏ ｃ ｉｖｎ ｏｔ ｅｂ ｌｎ ｉｇ ｏ ｈ ｌｉ ｅｆ ｔｎ ｅｃｐ ｃｔ ｓｗｉ ｕ ｎ ｘ ｅｎ ｌ ｒｕｔ ａ ｐ ｏ ｏ ｈ ｃ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉ ｎ ｔｔｃｃ ａａ ｔｒｓｉ ｒ ｘ ｌｉｅ ｅａ１ ｎａｔ ｒｅｌｖ ｌ Ｍ Ｃ ｒ ｔｔ ｐ ．Ｔｈ ｆｅ — ｙ ａ ｃａ ｄ ｓａｉ ｈ ｒｃｅｉｔ ｓｗｅｅｅ ｐａｎ ｄｉ ｄ ｔｉ ｏ ｅ—ｅ ｅ ｃ ｎ ｈ Ｍ ｐ ｏｏ ｙ ｅ ｅｅｆｃ ｔ ｅ ｅ ｓ ｆ ｈ ｒｐ ｓ ｄ ｍｏ ｕａｉｎ ｓｒｔｇ ｎ ｈ ｅ ｓ ｉｔ ｆＭ Ｍ Ｃ ｒ ｅ ｉｅ ｙ ｔ ｅｅ ｐ ｒ— ｉ ｎ ｓ ｅｐｏ ｏ ｅ ｄ ｌｔ ｔａｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｅｆａ ｉ ｌ ｙ ｏ ｖ ｏ ｔ ｏ ｂｉ ｗｅｅｖ ｒ ｉｄ ｂ ｈ ｘ ｅ ｉ ｆ ｍｅ ｔｌ ｅ ｕｔ． ｎ ａ ｓ ｌ ｒ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｍ ｕｔ ｅ ｅ ｏ ｖ ｒｅ ；ｍｏ ｕａ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｉ ｖ ｌ ｎ ｅ ｔｒ ｌ ｃ ｄ ｌｒｔ ｙ；ｐ ｗｅ ｎｔ ａｒｅ ｈ ｓ—ｈｆｅ Ｐ Ｍ ；ｍａｈ ｍａｉａ ｏ ｒｕ ｉ：ｃｒｉｒｐ ａ ｅｓ ｉ ｄ Ｓ Ｗ ｔ ｔｅ ｔ ｌ ｃ
验研究， 建立 了 ＭＭＣ 系统 的数 学模 型 ， 此基 础 上提 出一 种适 用 于 ＭＭＣ特 点 的载 波移相 Ｓ Ｗ Ｍ 在 Ｐ 控 制 策略 和 电压控 制 策略 ， 需额外 的硬 件 电路 ， 可 实现 对 ＭＭＣ功 率单元 直 流 电容 电压 良好 的 无 即 稳 压 和均衡 控 制效 果 ． 通过 一 台 三 电平 ＭＭＣ 实验 样 机 的 实验 结果 ， 分析 了其 稳 态和 静 态工 作 特
离电力 用户 中心 等特点 ， 型高 压直 流输 电系统 轻 （ Ｓ Ⅷ Ｃ 能将这些 小型分布式 电源 系统 通过 Ｖ ＣＨ ） 经济、 环保 的 方 式 接 人 交 流 电 网＿ ． １ 电压 型 变换 器 Ｊ 是 Ｖ ＣＨ Ｄ Ｓ － Ｖ Ｃ输 电系统的核心单元 ， 如何提高变换 器的容量和应用电压等级成为 Ｖ ＣＨ Ｄ － 电系 Ｓ － Ｖ Ｃ输 统的核心技术之一 ． 采用器件串联技术 的传统两 电
性 ， 证 了控 制策略 的有效 性 ． 验
关键词： 多电平 变换 器 ； 块化 ； 率 单元 ； 波移 相 Ｓ Ｗ Ｍ；数 学模 型 模 功 载 Ｐ
中 图分类 号源自文库： ＴＭ４ ； Ｍ７ １ ６ Ｔ ６ 文 献标 志码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｉ ｓ ｏ ｏ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ｅ ｆ ｍ ｏ ｕ ａ ｕ ｔｌ ｖ ｌｃ ｎｖ ｒ ｅ ｓ ｔ ｄ ｅ ｎ ｃ ｎｔ ｏ ｔ ａ ｅ ｉ ｓ ｏ ｄ ｌ ｒ ｍ ｌｉｅ ｅ ｏ ｅ ｔ ｒ Ｙ ＡＮＧ Ｘ ａｆ ｎ ｉｏｅｇ，Ｓ Ｎ ｏ ＩＩＧ ｎ Ｕ Ｈａ ，Ｚ－ ａ ｇ，Ｔ ｉ ｉｎＱ．Ｚ ＮＧ Ｉ ｒｌ ｏ ｌ ＨＥ
前投用的 Ｈ Ｄ Ｖ Ｃ工程主要采用该项技术 但受到 ２． 电平数限制 ， 该拓扑 的开关频率 高、 出电压谐波 输 大、 需要无源滤波器 ， 且对各器件开通和关断的一致 性、 动态均压特性要求很高［ ］文献［—］ ３ ． － ４ ５９ 提出一种
模 块组 合 型多 电平变 换 器 （ 称 ＭＭＣ） 用 功 率单 简 采
ｍｏ ｅ ｄ １
近 年来 ， 境 保 护 、 源 短 缺 等 问题 日益严 重 ， 环 能
平 或者 三 电平 变 换 器是 一 种有 效 方 法 ， Ｂ公 司 目 ＡＢ
以风力发电、 太阳能发电为代表 的可再生能源发电
技 术正 逐 渐成 为未 来 电力 系统技 术 的发展 方 向和研 究 热点 ． 这些 清 洁能 源往 往存 在诸 如位 置分 散 、 但 远