模塊化多電平換流器電容電壓均衡控制策略研究

馬 尚，王 毅

（新能源電力系統國家重點實驗室（華北電力大學），河北保定 071003）

模塊化多電平換流器電容電壓均衡控制策略研究

馬 尚，王 毅

（新能源電力系統國家重點實驗室（華北電力大學），河北保定 071003）

模塊化多電平換流器（MMC）中各個子模塊的電容電壓均衡問題亟待解決。在分析MMC拓撲結構及其工作原理的基礎上，結合載波移相調制方法，提出了一種基于PI控制器的電壓均衡控制策略。該策略包括平衡電容電壓和抑制橋臂環流兩部分，通過調整調制信號的波形，進而改變各個電容的充放電時間，使電容電壓保持一致并跟蹤其給定值。該控制策略無需對所測得的電容電壓進行排序，減少了IGBT的開關頻率，大大降低了系統損耗。最后，在Matlab/SimulinK仿真平臺上對MMC系統進行驗證，結果表明控制策略正確有效。

MMC；開關頻率；載波移相調制；電容電壓均衡

0　引 言

隨著電力電子器件容量的不斷增加和國家智能電網的快速發展，將電力電子器件應用于高壓大功率場合已經成為其未來的發展趨勢。電壓源型高壓直流輸電系統（VSC-HVDC）控制靈活［12］，廣泛應用于海上直流輸電。目前已投運的VSC-HVDC工程多為兩電平或者三電平拓撲結構［34］。為了達到所需的電壓等級，通常需要直接將多個IGBT串聯，由此會帶來開關損耗大，靜、動態均壓困難，電磁干擾以及開關一致性要求高等一系列問題［56］。為解決上述問題，學者提出了一種新型的換流器拓撲結構，即模塊化多電平換流器（modular multilevel converter，MMC）。

MMC采用模塊化設計，通過調整串聯子模塊的數目，可以實現電壓及功率的靈活變化，減少電磁干擾和輸出電壓的諧波含量，使輸出電壓波形非常平滑且接近正弦波［78］，從而可以省去大容量的交流濾波器，有效節省成本?！?br>