【摘 要】
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近年来，随着经济的高速发展和电力电子自动化领域的不断创新，社会对电能的需求量整体呈现出增长态势。然而，从我国的能源分布角度来讲，新能源的分布，例如风能、光伏发电等，不仅分布
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近年来，随着经济的高速发展和电力电子自动化领域的不断创新，社会对电能的需求量整体呈现出增长态势。然而，从我国的能源分布角度来讲，新能源的分布，例如风能、光伏发电等，不仅分布较为分散，距离用电区较远，而且东部地区与西部地区的发电与用电情况不平衡，清洁能源多分布于西部偏远地区，然而用电负荷大户多分布于东部省份。为解决这些供需不平衡的问题，远距离大容量的输电系统越来越得到重视，因此一种高效的柔性直流输电系统应运而生。柔性直流输电做为一种极具发展前景的输电方式，在可再生能源发电并网，孤岛供电等领域有着很大的优势，其中模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)以其具有谐波含量少、效率高、易于模块化设计和级联等优点，成为远距离直流输电系统中最具潜力的方式，在高压大容量电能变换领域得到了日益广泛的应用。 本文以两端MMC-HVDC系统为研究对象，对MMC子模块的三种拓扑结构、工作原理、数学模型等进行了详细阐述，对子模块电容电压的平衡、系统内部的环流抑制以及传统控制策略的改进等问题进行了研究。通过对传统控制策略和子模块电容电压均衡算法的优劣对比和分析，为提高模块化多电平换流器直流输电(high voltage direct current transmission based on modular multilevel converter, MMC-HVDC)动态运行响应速度，提出了基于模型预测控制(model predictive control, MPC)与子模块电容电压平衡优化控制方法相结合的策略，通过模型预测、反馈校正和动态滚动优化，从而得到最优的电压控制量。克服了传统双环控制中，内环电流控制与外环控制动态响应慢和 PI参数整定困难等问题。针对子模块电容电压的均衡问题，采用基于改进的快速排序法最近电平逼近调制(NLM)策略，实现了子模块电容电压有效均衡控制。 最后，通过 PSCAD-EMTDC仿真软件，搭建了两端 21电平的 MMC-HVDC系统模型。仿真结果验证了该控制方法的可行性和实效性。
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