模块化多电平换流器子模块电流分配关系分析.pdf

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1、第48卷第2期电力电子技术Vo1．48，No．220l4年2月PowerElectronicsFebruary2014模块化多电平换流器子模块电流分配关系分析韩坤，吴金龙，左广杰，姚为正(许继集团有限公司，河南许昌461000)摘要：对适用于柔性直流输电的模块化多电平换流器(MMC)桥臂电流在子模块(SM)内部功率电路中的分配关系进行数学分析，提出SM平均状态方法，建立SM平均开关模型，推导出SM内部平均状态电流的数学解析表达式，得出SM离散电流的主要谐波成分及幅值．并进一步分析了换流器分别在有功和无功运行工况下SM电流的分配关系。试验结果表

2、明，以上分析方法准确可行，该方法可有效应用于MMC柔性直流输电换流器阀SM的器件选型、损耗计算及热设计的理论指导。关键词：换流器；模块化；多电平；平均状态方法中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)02—0077—03AnalysisonDistributionRelationshipofSub．moduleCurrentf0rModularMultilevelConverterHANKun，WUJin—long，ZUOGuang-jie，YAOWei—zheng(XuJiGroupCo．，Ltd．，Xuch

3、ang461000，China)Abstract：DistributionrelationshipofHVDC-flexiblemodularmultilevelconverter(MMC)anncurrentdistributedinsub-module(SM)internalpowercircuitsisanalyzed．BasedontheproposedSMaveragestatemethod，theSMaverageswitchingmodelissetup，andthenthemathematicalanalyticalexpre

4、ssionofSMinternalaveragestatecurentisde—rived，drawingSMdiscretecurentharmoniccomponentsandamplitude，andfurtheranalysisofSMcurrentdistributionrelationshipispresentedinconverteractivepowerandreactivepoweroperatingconditionsrespectively．Experimentalresuhsshowthattheaboveanalys

5、ismethodisaccurateandfeasible，andcanbeefectivelyappliedinthetheoreticalguidanceforMMCHVDCflexibleconvertervalveSMdeviceselection，andlosscalculationandthermaldesign．Keywords：converter；modular；multilevel；averagestatemethodFoundationProject：SupportedbytheNationalHighTechnology

6、ResearchandDevelopmentofChina863Program(No．2012AA050206)1引言及含有的主要谐波频谱，无疑为其提供了重要理论基础。现有的文献中关于SM电流的研究并不基于MMC的高压直流输电．以其独特的优势多，文献[2—5]针对MMC进行了研究，都有各自侧备受关注，已成为世界范围内的研究热点。与基于重点。但均未涉及SM电流在内部功率器件分配PWM的两电平或三电平换流器相比，其模块化程关系的分析和研究。度高．开关损耗低．易于容量的扩展和电压等级的这里基于SM平均状态方法．推导出SM内部提高。在高电压大容量直流

7、输电领域具有广阔的平均状态电流的数学解析表达式．并进一步分析应用前景。第1个基于MMC拓扑的高压直流输了换流器分别在有功和无功运行工况下SM电流电工程于2010年在美国成功投入商业运行【”。的分配关系。试验结果表明，以上分析方法准确可SM是构建MMC阀的基本单元和关键部件．行．为工程化SM功率回路的器件选型和热设计其主功率回路的参数设计、损耗计算、功率器件的提供了理论基础。热应力分析和散热系统设计是MMC阀设计的关键。而研究SM电流在功率器件中的分配关系以2MMC等效电路图1示出MMC主电路拓扑。每个桥臂由n个SM与桥臂电抗器￡串联组成，同相

8、的上下两个桥基金项目：国家863高技术基金项目(2012AA050206)定稿日期：2013—06—02臂构成一个相单元．上下桥臂电抗器的连接点为作者简介：韩坤(1