儲能型模塊化多電平變換器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、儲能型模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,簡稱MMC)是基于模塊化多電平變換器的一種新型拓撲結(jié)構(gòu)。儲能型MMC將電池儲能單元通過雙向DC/DC變換器連接到MMC的各個子模塊中,實現(xiàn)了能量的分散存儲,有效地提高了系統(tǒng)的故障穿越能力。通過調(diào)整子模塊串聯(lián)個數(shù)來實現(xiàn)電壓和功率的靈活變化,可以實現(xiàn)任意電平輸出,減少了輸出電壓的諧波含量和電磁干擾。儲能型MMC在新能源接入、大容量儲能、電力牽引等領(lǐng)域有著良好

2、的應用前景,本文針對其關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。全文主要研究了以下幾個方面的問題:
  (1)介紹了適用于儲能型MMC的幾種常用調(diào)制策略,并且分析了這些調(diào)制策略的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上提出了兩種新型調(diào)制策略:定頻積分逼近調(diào)制、定頻電流滯環(huán)調(diào)制。定頻積分逼近調(diào)制可以減少驅(qū)動窄脈沖、降低開關(guān)頻率和開關(guān)損耗,適用于一般的應用場合。而定頻電流滯環(huán)調(diào)制可以實現(xiàn)輸出電流瞬間跟蹤給定電流,控制起來相對簡單、魯棒性強,適用于對動態(tài)響應要求較高的場合。

3、>  (2)提出了儲能型MMC子模塊電容電壓的平衡控制策略。建立虛擬子模塊,實時找出電壓最大值、最小值對應的實際子模塊,并結(jié)合橋臂電流方向,不斷改變虛擬子模塊與實際子模塊驅(qū)動信號的循環(huán)映射關(guān)系,從而實現(xiàn)子模塊電容電壓動態(tài)平衡。另外,針對橋臂間不平衡的現(xiàn)象也提出了相應的控制策略。仿真結(jié)果證明了子模塊電容電壓平衡控制策略的有效性和正確性。
  (3)介紹了儲能型MMC的橋臂環(huán)流產(chǎn)生機理,并且推導了n+1電平調(diào)制時儲能型MMC的環(huán)流方程

4、,方程證明了儲能型MMC的橋臂環(huán)流以二倍頻分量為主。結(jié)合傳統(tǒng)的橋臂環(huán)流抑制策略,提出了一種通用補償型橋臂環(huán)流抑制策略,控制簡單,可有效抑制橋臂環(huán)流。仿真結(jié)果證明了通用補償型橋臂環(huán)流抑制策略的有效性和正確性。
  (4)從能量的觀點出發(fā),提出了儲能型MMC的綜合能量管理機制,有效地避免了蓄電池的過充過放,從而延長了蓄電池的使用壽命。同時,通過能量管理系統(tǒng)調(diào)度整個系統(tǒng)的功率,有效地實現(xiàn)了MMC和電池儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,使得系統(tǒng)可以長期

5、穩(wěn)定地運行。仿真結(jié)果證明了綜合能量管理機制的有效性和正確性。
  (5)推導了MMC在dq坐標系下的數(shù)學模型,結(jié)合環(huán)流抑制策略,給出了并網(wǎng)控制策略。推導了電池儲能系統(tǒng)變換器在Buck模式和Boost模式的數(shù)學模型,給出了相應的控制策略。
  (6)介紹了儲能型MMC子模塊故障產(chǎn)生的原因以及危害。介紹了子模塊冗余保護策略,并在此基礎(chǔ)上提出了一種無冗余子模塊容錯控制策略,切除故障子模塊并且對驅(qū)動真值表進行改變,選擇性地改變虛擬子

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