基于殘差分析的MMC子模塊故障定位

徐 恒，劉振興

（武漢科技大學信息科學與工程學院，湖北武漢，430081）

基于殘差分析的MMC子模塊故障定位

徐 恒，劉振興

（武漢科技大學信息科學與工程學院，湖北武漢，430081）

針對采用最近電平逼近調制（NLM）方式的模塊化多電平換流器（MMC）系統，提出一種新的子模塊故障定位方法。將給定的NLM階梯波波形作為參考，與MMC輸出的故障電壓波形進行比較而構成殘差，通過殘差分析并結合子模塊位置信息可以實現故障子模塊的快速定位。在MATLAB/Simulink仿真平臺中搭建了9電平MMC逆變器系統，仿真結果驗證了該故障定位方法的有效性。

模塊化多電平換流器；最近電平逼近調制；子模塊；故障定位；殘差分析

模塊化多電平換流器（module multi-level converter，MMC）是柔性直流輸電中高壓交流傳動系統電路的主要構成方式。相比于傳統的2電平、3電平的電路拓撲結構，MMC因其可擴展性強、輸出電平數高、功率因數高、輸出電壓諧波小等多項優勢而具有很好的應用前景。

MMC由大量的子模塊（sub-module，SM）所構成，因此對子模塊故障定位的研究顯得尤為重要。文獻［1］對MMC子模塊元件短路故障機理進行了分析，并通過增加器件的方法來對子模塊進行保護，產生了一定的效果，但是該研究沒有考慮所增加器件的失效問題；文獻［2-5］提出了多種MMC子模塊的故障診斷和保護方法，其基本原理都是對每一個子模塊配備一個監控單元，這對于電平數不高的系統來說還是可行的，但是對于高電平、多子模塊的MMC系統來說則極為不經濟，因此需要探索其他更加經濟而又快速、準確的子模塊故障診斷方法。……