【摘 要】
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模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter,MMC）广泛应用于大功率、高电压场合。MMC的高直流侧电压又是由许多子模块电容作支撑。子模块电容器可靠性对MMC系统稳定运行至关重要。金属化聚丙烯薄膜电容（Metallized Polypropylene Film Capacitors,MPPF-Caps）由于其良好的耐压耐流特性、较长使用寿命等优点应用广泛。为了保证M
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模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter,MMC）广泛应用于大功率、高电压场合。MMC的高直流侧电压又是由许多子模块电容作支撑。子模块电容器可靠性对MMC系统稳定运行至关重要。金属化聚丙烯薄膜电容（Metallized Polypropylene Film Capacitors,MPPF-Caps）由于其良好的耐压耐流特性、较长使用寿命等优点应用广泛。为了保证MMC稳定可靠的运行,在故障应急保护措施基础上加入一些预防性的保护措施十分必要。本文针对MMC子模块MPPF电容器状态参量在线监测系统进行设计与实现。首先,本文以确定监测的状态参量为目的,分析了MPPF电容长期工作中“自愈”特性与端部接触不良的影响,选择了电容值与等效串联电阻值作为监测的状态参量。本文以对提出的状态参量估算方法提供验证平台为目的,搭建了21电平2.1k VA的MMC仿真平台,平台包含MMC主电路拓扑、调制策略、基本控制、子模块电容电压均衡控制和环流抑制控制。然后,本文以电容的电容值和等效串联电阻值为估算目标,提出了一种基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive Control,MRAC）的MPPF电容状态参量估算方法。该方法以电容的电流电压关系建立电容值估算模型,以有功功率平衡关系建立等效串联电阻值估算模型,在自适应规律的调节下得到估算结果。本文利用MMC仿真平台对该方法进行验证,仿真结果表明论文提出的估算方法可以准确地估算出电容的电容值与等效串联电阻值。最后,本文以监测电容器状态参量为目的,设计并实现了电容在线监测系统。本文基于电容器工况模拟测试平台技术要求,使用Python语言编写监测软件,通过QT框架实现用户界面的可视化。然后利用该系统对MPPF电容器进行状态监测实验,实验结果表明电容值监测结果误差在1%以内,并且能够监测电容值的微小变化;可以准确监测出0.5Ω的电阻。
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