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模块化多电平换流器的建模与控制策略研究的中期报告 中期报告 一、研究背景 模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)是新型的换流器拓扑结构,在高压高功率变流器领域具有广阔的应用前景。MMC采用分模块组成的并联结构,每个模块接受一个高频交流信号,通过内部电压分类设备调整为每个级间的直流电压,从而形成多电平输出电压波形。MMC的输出电压具有调制器自然平滑的特点,不仅可以提高系统效率,减少谐波产生,而且可以实现无电容器输出。因此,MMC已经成为高压直流输电、电网稳定性控制、电动汽车快速充电等领域的研究热点。 本项目旨在研究MMC的建模及其控制策略,以实现系统的高效稳定性和可靠性,为该领域的研究和应用提供支撑。 二、研究内容和进展 1.MMC建模 MMC的建模是该项目的基础。我们已掌握MMC的基本结构和其内部电压分类控制策略,并基于MATLAB/Simulink软件进行建模。MMC的建模包括子模块电压平衡控制、电容充放电平衡控制、模块之间的电流平衡控制和直流侧电压控制几个方面。我们根据MMC结构的特点,设计了对应的电路拓扑,并建立了仿真模型。 2.MMC控制策略 MMC的控制策略是实现系统高效稳定性和可靠性的关键。我们正在研究MMC的各个子模块之间的电压均衡控制策略,以及整个系统的直流电压控制方法。其中,我们采用了基于柔性直流输电系统的控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真验证其有效性。 3.预期成果 我们预计在完成MMC的控制策略研究后,可以实现MMC的快速开发,从而为实际应用提供支持。同时,我们还计划通过模拟实验进行模块电路参数的优化和选择,以获得更好的性能和效率。 三、存在的问题和解决方案 1.建模中存在一些误差。 解决方案:我们将逐步完善MMC的仿真模型,优化模型参数,并通过实验验证其准确性。 2.直流电压的控制策略还需要进一步研究。 解决方案:我们将继续深入研究直流电压控制策略,尝试采用多种方法进行比较,并优化控制策略。 四、下一步研究计划 1.MMC控制策略的优化和改进,包括模块电路参数的选择和优化,以及直流电压控制策略的比较。 2.通过实际实验对整个系统进行验证,包括电压平衡控制、电容充放电平衡控制和模块之间的电流平衡控制等各个方面。 3.完成论文撰写和论文答辩,推广研究成果。 五、参考文献 [1]林健生.模块化多电平变流器[M].北京:中国电力出版社,2015. [2]Zhang,Y.X.,Xu,X.J.&Gu,J.Q.Theapplicationofmodularmultilevelconverterinhigh-voltageDCtransmissionsystems[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2018,81(2):1643-1650. [3]Chen,X.M.,Meng,Z.,Li,K.Q.,Chen,Y.,&Li,Z.H.AflexiblecontrolstrategyforDC-sidevoltageregulationofmodularmultilevelconverterinhighvoltagedirectcurrentgrid[J].IETPowerElectronics,2019,12(9):2153-2164.