改进子模块电压均衡控制的模块化多电平逆变器控制策略.pdf

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1、264电力与能源第35卷第3期2014年6月改进子模块电压均衡控制的模块化多电平逆变器控制策略武佩帅，林元飞，王苏亚，汤磊(国电南瑞科技股份有限公司，南京210061)摘要：针对模块化多电平逆变器(MMC)子模块电容电压的稳定情况将直接影响其工作性能的特点，对已有的MMC子模块均压控制策略进行改进，在四模块单相MMC基础上利用仿真软件Matlab／Simulink进行了仿真，并在以TMS320F2812为核心的控制平台上进行了实验验证，仿真及实验结果证实了改进子模块电压均衡控制策略的有效性和准确性。关键词：模块化多电平逆变器；电容电压均衡控制；控制策略中图分类号：TM464文献标志码：A文章

2、编号：2095—1256(2014)03—0264—04ControlStrategyofModularMultilevelConverterofaImprovedSub-modularVoltageBalanceControlV“Peishuai，LinYuanfei，WangSuya，TangLei(NARITechnologyDevelopmentCo．，Ltd．，Nanjing210061，China)Abstract：Fortheowncharacteristicofmodularmultilevelconverter：theperformanceofconverterwouldb

3、eaffecteddirectlybythestabilityofeachsub-modular，animprovedsub—modularvoltagebalancecontrolmethodwasproposedinthispaperbaseontheexistingcontrolstrategies．AMMCtopologywithfourmoduleswassimulatedaccordingtothesoftwareMATLAB}SIMULINK，andtheexperimentwasimplementedbaseonTMS320F2812，thenthevalidityandac

4、curacyoftheproposedcontrolstrategywasdemonstratedbythesimu—lationandexperimentalresults．Keywords：Modularmultilevelconverter；Capacitorvoltagebalancecontrol；Controlstrategy了平均电压(均压)控制和电压均衡(稳压)控制两0引言种电压控制策略。平均电压控制通过将各个模块轻型高压直流输电系统(VSC—HVDC，Volt—的电容电压的平均值作为反馈值跟踪指令信号，ageSourceConverter，HighVoltageDCTran

5、s—从而实现直流电容电压的稳定；而均衡控制是通mission)可以通过经济、环保的方式将分散的电过控制各个子模块的充放电时间实现各个模块之源系统接入到交流电网中，可方便经济地向市中间电容电压的均衡，整个控制系统具有良好的稳心送电，且运行控制方式灵活多变，越来越受到重态和动态特性，并通过实验和仿真进行了验证。视]，但VSC-HVDC中采用的功率器件所承受本文首先对传统的子模块均压控制策略进行改的高压问题是一个挑战。模块化多电平逆变器进，随后利用Matlab／Simulink软件对改进的控(MMC)由多个参数一致的子模块构成，具备级联制方法进行了仿真，最后用容量为220VA的样式逆变器的特点，容

6、易实现多电平数目和模块化机进行了实验验证。设计，降低了单个器件的电压应力，适用于轻型高l单相MMC工作原理压直流输电系统，因而受到了国内外学者的广泛关注州。单相MMC电路的结构示意图如图1所示。模块化多电平逆变器中各个子模块电容电压在图1中，U。为输入直流电压；P点为输入电压的稳定情况将直接影响到变流器的工作性能，因正极；N为输入电压负极；SM(i一1，2，⋯2N)为此对控制策略的研究非常重要。文献[6—9]提出单个子模块；O为零电位参考点；Lr为输出滤波武佩帅，等：改进子模块电压均衡控制的模块化多电平逆变器控制策略265电感；C为输出滤波电容；U。为输出电压；Z。为子模块的均压和电压均衡控

7、制环三部分组成。总输出负载，i、i分别为上下桥臂的电流。电抗器的控制器输出通过载波移相(CPS，Carrier—waveL和L。的作用是提供环流阻抗，抑制内部环流PhaseShifted)的方式，产生相应子模块的开关管和减小故障时的电流上升率。上下桥臂分别由控制信号。N个相同的子模块串联而成。图3整个系统控制框图在传统MMC子模块均压控制方式的基础上，提出了一种改进的子模块电压均衡控制方式，如图3中虚线部分所