可改善中壓MMC諧波特性的無(wú)差拍控制策略

郭漢臣，王琛，范瑩，王毅，田艷軍，譚開(kāi)東

(1. 河北省分布式儲(chǔ)能與微網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)），河北 保定 071003；2. 國(guó)網(wǎng)北京城區(qū)供電公司，北京 100035)

0 引言

目前，直流配電技術(shù)已在交直流混合配電網(wǎng)工程中得到了廣泛應(yīng)用[1-5]。仿照交流電網(wǎng)，學(xué)術(shù)界對(duì)直流配電網(wǎng)的電壓等級(jí)序列進(jìn)行了劃分，文獻(xiàn)[6-8]認(rèn)為電壓等級(jí)在1.5 kV和200 kV之間的為中壓直流電網(wǎng)，高于200 kV為高壓直流電網(wǎng)，低于1.5 kV為低壓直流電網(wǎng)。對(duì)比同等級(jí)的交流配電網(wǎng)，中壓直流配電網(wǎng)在供電質(zhì)量和可靠性上更具優(yōu)勢(shì)，是解決電源匯集和配電問(wèn)題的優(yōu)選方案[9-11]。

中壓直流配電網(wǎng)常用電壓源換流器（voltage source converter，VSC）。但模塊化多電平換流器（modular multilevel converter，MMC）中直流母線電壓在各子模塊中均勻分配，從而使器件耐壓要求降低。與此同時(shí)，MMC可降低輸出側(cè)諧波含量，改善交流側(cè)輸出電能質(zhì)量[12-14]。當(dāng)MMC應(yīng)用于中壓直流配電網(wǎng)時(shí)，子模塊數(shù)量隨著電壓等級(jí)的降低而大幅減少[15-17]。如何降低中壓MMC輸出電流的諧波畸變，是將MMC應(yīng)用到中壓直流配電系統(tǒng)中所面臨的問(wèn)題。

電平逼近調(diào)制（nearest level modulation，NLM）策略以其正弦波強(qiáng)擬合能力和易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，成為MMC中常用的正弦調(diào)制方法，但對(duì)子模塊數(shù)量有較高要求，因而更適用于高壓直流輸電系統(tǒng)[18-20]。中壓直流配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)比高壓直流輸電低了大概10～20倍。若依然采取NLM，輸出階梯波等效正弦的效果會(huì)顯著下降[21-22]。

為提高輸出電流質(zhì)量，文獻(xiàn)[23]采用載波移相調(diào)制（carrier phase shifting pulse width modulation，CPS-PWM）策略對(duì)中壓直流配電網(wǎng)中的MMC進(jìn)行調(diào)制。此時(shí)，MMC輸出電流諧波含量有所降低，但子模塊開(kāi)關(guān)頻率顯著增大，從而導(dǎo)致MMC通斷損耗較大。……