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1、第46卷第2期電力電子技術(shù)Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012模塊化多電平變流器均壓策略研究董文杰，張興，劉芳，王付勝(合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥230009)摘要：模塊化多電平變流器(ModularMultilevelConvener，簡(jiǎn)稱MMC)子模塊電容電壓的均衡是其穩(wěn)定運(yùn)行的前提，在此介紹了MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了其運(yùn)行原理，提出了一種基于子模塊電容電壓瞬時(shí)值排序和橋臂電流方向的簡(jiǎn)化均壓策略。該策略上、下橋臂僅各需一個(gè)載波，而與子模塊數(shù)無關(guān)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提均壓策略的有效性。關(guān)鍵詞：變流器；模塊化
2、多電平；均壓控制中圖分類號(hào)：TM46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—100X(2012)02—0069—03Voltage-balancingControlofModularMultilevelConverterDONGWen-jie，ZHANGXing，LIUFang，WANGFu-sheng(HefeiUnwenityofTechnology，tt~fii230009，China)Abstract：Thevoltage-balanceiscrucialforthestabilityofmodularmultilevelconveter(MMC)．Themai
3、ncircuitstruc-tureofMMCisgiven．Theoperationprincipleisanalyzed．Accordingtoinstantaneouscapacitorvoltagesandthebridgecurrentdirection，thispaperpresentsasimplesolutiontosolvethevoltage-balancingofMMC．Withtheproposedmethod，onlyonecarriedwaveisrequiredforabridgeconsistedofarbitrarysubmodu
4、les．Thevalidityoftheproposedmethodisverifiedbysimulationandexperiment．Keywords：converter；modularmultilevelconverter；voltage-balancingcontrol1引言較。在此基礎(chǔ)上，提出了一種簡(jiǎn)化的均壓策略，每個(gè)橋臂僅需一個(gè)載波，與串聯(lián)的子模塊數(shù)無關(guān)，更基于電壓源變流器的柔性直流輸電(vsc．易于擴(kuò)展到任意電平數(shù)MMC。HVDC)系統(tǒng)在改善電能質(zhì)量、可再生能源并網(wǎng)、孤島供電、非同步互聯(lián)、城市電網(wǎng)供電等方面具有2模塊化多電平變流器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理較強(qiáng)
5、的優(yōu)勢(shì)【l1。MMC由德國(guó)學(xué)者于2001年提出，2．1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其橋臂由兩個(gè)開關(guān)器件和一個(gè)電容構(gòu)成的子模塊模塊化多電平VSC的主電路拓?fù)淙鐖D1所串聯(lián)而成【。模塊化結(jié)構(gòu)使其擴(kuò)展性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)冗示，其中每相上、下橋臂均由幾個(gè)子模塊及一個(gè)電余控制，而且可提供一個(gè)公共直流側(cè)，能實(shí)現(xiàn)背靠抗器串聯(lián)而成。背連接，因此十分適用于VSC—HVDC輸電系統(tǒng)[3]，成為近年來國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。面量面翹MMC的橋臂電流會(huì)引起子模塊電容的充放電過程，由于各模塊的投切時(shí)間存在差異，因此會(huì)乩一出現(xiàn)子模塊電容電壓不平衡的情況。而子模塊電Co容電壓是影響模塊化多電平VSC性能的一個(gè)重：2==：=：==
6、=======一?一一一一要因素．因此．如何保持各子模塊電容電壓的均圖1模塊化多電平VSC主衡，使其電容電壓處于一個(gè)相同水平．對(duì)MMC的子模塊由兩個(gè)開關(guān)器件VT。，VT2和一個(gè)電容穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。文獻(xiàn)[4—5]分別對(duì)采用載波移c0構(gòu)成。共有3種運(yùn)行狀態(tài)。相和載波層疊調(diào)制時(shí)的均壓策略進(jìn)行了相關(guān)研狀態(tài)I：閉鎖狀態(tài)，VT。與VT2均關(guān)斷，用于換究，每個(gè)子模塊采用一個(gè)獨(dú)立的載波與調(diào)制波比流器子模塊充電或故障時(shí)開關(guān)器件閉鎖．正常情況下不會(huì)出現(xiàn)此狀態(tài)。定稿日期：2011—08—3l作者簡(jiǎn)介：董文杰(1986一)，男，安徽碭山人，碩士研究生，狀態(tài)Ⅱ：投入狀態(tài)，VTl開通，VT
7、2關(guān)斷，子模研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)。塊輸出電容電壓。第46卷第2期電力電子技術(shù)Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012狀態(tài)Ⅲ：切除狀態(tài)，VT關(guān)斷，VT2開通，子模與子模塊數(shù)無關(guān)，進(jìn)一步節(jié)省了軟件和硬件資源；塊輸出零電壓。對(duì)每相有2n個(gè)子模塊的MMC，當(dāng)上、下橋臂采用2．2運(yùn)行原理反相載波時(shí)，輸出為n+1電平，采用同相載波時(shí)，MMC每個(gè)橋臂可看作一個(gè)受控電壓源，其等輸出為2n+1電平，具體方法如下。效電路如圖2所示。3．1投入子模塊數(shù)計(jì)算以a相為例。設(shè)交流輸出電壓為：ua=mcos(tot+q~)(4)式中：
8、m為調(diào)制比
