模块化多电平变流器均压策略研究.pdf

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1、第46卷第2期电力电子技术Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012模块化多电平变流器均压策略研究董文杰，张兴，刘芳，王付胜(合肥工业大学，安徽合肥230009)摘要：模块化多电平变流器(ModularMultilevelConvener，简称MMC)子模块电容电压的均衡是其稳定运行的前提，在此介绍了MMC的拓扑结构，分析了其运行原理，提出了一种基于子模块电容电压瞬时值排序和桥臂电流方向的简化均压策略。该策略上、下桥臂仅各需一个载波，而与子模块数无关。仿真和实验结果验证了所提均压策略的有效性。关键词：变流器；模块化

2、多电平；均压控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：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引言较。在此基础上，提出了一种简化的均压策略，每个桥臂仅需一个载波，与串联的子模块数无关，更基于电压源变流器的柔性直流输电(vsc．易于扩展到任意电平数MMC。HVDC)系统在改善电能质量、可再生能源并网、孤岛供电、非同步互联、城市电网供电等方面具有2模块化多电平变流器结构及运行原理较强

5、的优势【l1。MMC由德国学者于2001年提出，2．1拓扑结构其桥臂由两个开关器件和一个电容构成的子模块模块化多电平VSC的主电路拓扑如图1所串联而成【。模块化结构使其扩展性强，易实现冗示，其中每相上、下桥臂均由几个子模块及一个电余控制，而且可提供一个公共直流侧，能实现背靠抗器串联而成。背连接，因此十分适用于VSC—HVDC输电系统[3]，成为近年来国内外研究的热点。面量面翘MMC的桥臂电流会引起子模块电容的充放电过程，由于各模块的投切时间存在差异，因此会乩一出现子模块电容电压不平衡的情况。而子模块电Co容电压是影响模块化多电平VSC性能的一个重：2==：=：==

6、=======一⋯一一一一要因素．因此．如何保持各子模块电容电压的均图1模块化多电平VSC主衡，使其电容电压处于一个相同水平．对MMC的子模块由两个开关器件VT。，VT2和一个电容稳定运行至关重要。文献[4—5]分别对采用载波移c0构成。共有3种运行状态。相和载波层叠调制时的均压策略进行了相关研状态I：闭锁状态，VT。与VT2均关断，用于换究，每个子模块采用一个独立的载波与调制波比流器子模块充电或故障时开关器件闭锁．正常情况下不会出现此状态。定稿日期：2011—08—3l作者简介：董文杰(1986一)，男，安徽砀山人，硕士研究生，状态Ⅱ：投入状态，VTl开通，VT

7、2关断，子模研究方向为电力电子与电力传动。块输出电容电压。第46卷第2期电力电子技术Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012状态Ⅲ：切除状态，VT关断，VT2开通，子模与子模块数无关，进一步节省了软件和硬件资源；块输出零电压。对每相有2n个子模块的MMC，当上、下桥臂采用2．2运行原理反相载波时，输出为n+1电平，采用同相载波时，MMC每个桥臂可看作一个受控电压源，其等输出为2n+1电平，具体方法如下。效电路如图2所示。3．1投入子模块数计算以a相为例。设交流输出电压为：ua=mcos(tot+q~)(4)式中：

8、m为调制比