【摘 要】
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随着科技的发展和社会的进步,一次能源消费结构逐渐从传统能源向新能源转变,其中占新能源消费比重较大是风力发电。风电在并网之前需要进行严格的性能测试,以保证在风电并网以后大电网能够继续安全、稳定运行。出于对大电网稳定性与安全性考虑,不能直接使用实际电网对其测试,因此,研制模拟电网故障的第三方测试平台十分必要。本文以电网模拟器为背景,重点对电网模拟器逆变侧部分的控制策略展开研究,以期通过相应的控制策略对
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随着科技的发展和社会的进步,一次能源消费结构逐渐从传统能源向新能源转变,其中占新能源消费比重较大是风力发电。风电在并网之前需要进行严格的性能测试,以保证在风电并网以后大电网能够继续安全、稳定运行。出于对大电网稳定性与安全性考虑,不能直接使用实际电网对其测试,因此,研制模拟电网故障的第三方测试平台十分必要。本文以电网模拟器为背景,重点对电网模拟器逆变侧部分的控制策略展开研究,以期通过相应的控制策略对电网模拟器的输出性能有所改进。本文的主要内容如下:（1）介绍了电网模拟器的研究背景、研究意义及其功能、要求。根据电网模拟器的实际用途,选择了与之相适应的拓扑结构,即:模块化多电平拓扑结构。（2）对模块化多电平变换器（MMC）的拓扑结构、工作原理展开详细地描述,通过建立单相等值电路对其建模,并进行了相应的理论推导。对MMC不同的调制方式进行了介绍,并通过仿真实验对比了不同调制方式对模块化五电平逆变器输出效果的影响,将载波移相调制选做MMC电网模拟器的调制方式。（3）对MMC的关键技术展开了详细地研究与改进。其一,对MMC子模块预充电控制策略进行了研究,介绍了自励预充电方式下的两个充电阶段（不可控充电阶段和可控充电阶段）,并对第一个阶段采用了对限流电阻分级控制的方式进行了相应的改进,仿真结果表明,该控制策略能够较好地抑制桥臂充电电流,而且缩短了充电时间。其二,对MMC在不同调制策略下的电容电压均衡控制方法展开研究,针对传统闭环PI均压控制策略在低频运行时子模块电容电压波动较大的缺点,提出了采用三次谐波注入的方法对其进行改进。仿真结果表明,所提方法在子模块均压方面有一定的抑制效果,电压波动率明显下降。（4）在以上研究基础上,搭建了基于RT-LAB的半实物仿真平台,对前述控制策略及电网模拟器的功能进行了实验验证。硬件在环仿真结果表明,所提控制策略能够有效降低子模块电压波动的幅值,使用改进控制策略以后,电网模拟器的输出性能较好,能够满足其功能、要求。
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