1449 浏览模块化多电平换流器（MMC）通用平台设计与研究
摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）具有运行效率高、输出特性好、可拓展性强等优点,在柔性直流输电领域得到了广泛应用。本文针对现有MMC工程样机存在通用性不足的缺点,研制了一台以T型全桥子模块为基本拓扑的25电平MMC实验平台,并针对实际工程中子模块等效测试的需求,提出了一种MMC子模块运行工况等效试验方案。1.本文首先设计和搭建了以T型全桥子模块为基本拓扑的25电平MMC实验平台。T型全桥子模块通过拓扑重构可衍生出8种常见的子模块拓扑类型,由此可用于探究不同子模块和换流器拓扑的运行工作特性;另一方面,针对MMC主控制器具有输入输出（I/O）通道多,难以组织管理的特点,采用主板+功能板卡式的结构设计,实现了主控制器硬件资源的灵活配置,同时满足后期扩展的需要。2.设计了基于串行通信编码的MMC层次化控制系统方案,提升了数据传输通道的容量和可靠性,同时降低了系统成本。首先,根据系统控制任务的需求,对MMC控制系统的层次架构进行了划分,并对各级控制器的功能进行了定义。其次,由于各级控制器在时序上存在耦合,为保证各级控制器能有效配合,本文进一步对各级控制器的时序配合机制进行了设计。再次,为满足各级控制器大量数据交换的需求,提出了一种基于串行通信编码/解码思想的子模块数据传输方案,提升了数据传输通道的容量和可靠性,同时降低了平台光纤使用数目,节约了成本。最后通过相关实验验证了控制系统设计的合理性。3.提出了 一种子模块运行工况等效试验方案,分析并验证了试验电路与实际MMC系统的等效性。文中首先分析了子模块在实际MMC系统中的运行工作特性,并构建了子模块等效电路模型。在此基础上,基于运行工况等效的思想进一步提出了子模块等效试验电路,并对试验电路和实际MMC系统中的运行特性（电容电压波动和功率器件损耗）进行了对比分析,分析结果表明试验电路能等效模拟子模块在实际MMC系统中的运行特性。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方案的有效性。
关键词：模块化多电平换流器;
文章目录
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 柔性直流输电发展历程
1.1.2 模块化多电平换流器概述
1.2 研究现状
1.2.1 MMC工程应用研究概述
1.2.2 子模块等效测试研究概述
1.3 本文研究内容
第2章 MMC通用平台硬件设计
2.1 实验平台系统配置
2.2 主功率电路硬件设计
2.2.1 子模块拓扑选型
2.2.2 子模块电容参数设计
2.2.3 子模块硬件设计
2.3 控制系统硬件设计
2.3.1 控制系统组成
2.3.2 主控制器硬件设计
2.3.3 采样电路硬件设计
2.4 本章小结
第3章 基于串行通信的MMC层次化控制系统设计
3.1 控制系统方案设计
3.1.1 控制系统层次架构设计
3.1.2 各级控制器工作时序设计
3.1.3 通信系统设计
3.2 控制器各部分功能实现
3.2.1 主控DSP功能设计
3.2.2 桥臂FPGA功能设计
3.3 实验验证
3.3.1 稳态实验
3.3.2 功率阶跃实验
3.4 本章小结
第4章 MMC子模块运行工况等效试验方法的研究
4.1 子模块等效试验方法的提出
4.1.1 系统建模及子模块运行特性分析
4.1.2 子模块等效试验电路拓扑
4.1.3 等效试验电路的控制方式
4.2 等效试验电路运行特性分析
4.2.1 试验电路电容电压波动特性分析
4.2.2 试验电路器件损耗特性分析
4.3 仿真及实验结果
4.3.1 仿真验证
4.3.2 实验验证
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 今后工作展望
参考文献
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