高压MMC变换器低频运行特性分析及控制方法.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2015Vo1．45No．4电气传动2015年第45卷第4期高压MMC变换器低频运行特性分析及控制方法高会民，谢小英，杜金桥(国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司，河北秦皇岛066000)摘要：针对模块化多电平变流器(MMc)应用于6kV／10kV高压电力传动系统中存在低频电压波动问题。分析建立了MMC拓扑数学模型及其多电平工作机制，重点推导了各桥臂子模块电容电压波动规律，并指出MMC拓扑应用于高压风机、水泵等调速领域的可行性。在此基础上，提出了一种基于高压高频信号注入的MMC多电平变换器低频调制方法，搭建了1台3．2kW的MMC实验样机进行方法的可行f生与高效性验

2、证，实验结果表明所提方法可以有效地降低MMC拓扑桥臂电容电压波动，提升MMC拓扑电机负载的低频段运行性能。关键词：模块化多电平变流器；高压变频；电容电压平衡；高频信号注入中图分类号：TD631文献标识码：AHighVoltageMMCConverterLowFrequencyCharacteristicsAnalysisandControlMethodGAOHui—min，XIEXiao-ying，DUJin—qiao(NorthernHebeiQinhuangdaoPowerSupplyCo．，Ltd．，Qinhuangdao066000，Hebei，China)Abstract：Tos

3、olvethelow--frequencyvoltagefluctuationsproblemofMMCtopologyin6kV／10kVhigh··voltageelectricaldrivesystem．MathematicalmodelsandmultilevelworkingprincipleofMMCtopologywereanalyzed．Capacitorvoltagefluctuationofeachsub—modulelegwasderivated．AndnotedthatthefeasibilityofMMCtopologyusedinhi．ghpressurefan

4、andwaterpumpspeedfield．Onthisbasis，wesubmitanewhigh—voltagehigh—frequencysignalinjectionmethodformultilevelMMCconverter．A3．2kWMMCexperimentalprototypewasbuilttoverifythefeasibilityandefficiencyoftheproposedmethod．ExperimentalresultsshowthattheproposedapproachcanbeeffectiveinreducingMMCtopology-leg

5、capacitorvoltagefluctuations，strengtheningthelowbandperformanceofmotordrivenbyMMCtopology．Keywords：modularmuhileveleonverter(MMC)；high—voltagefrequencyconversion；capacitorvoltagebalance；high-frequencysignalinjection解决方案，其中西门子公司推出的模块化多电平1引言(MMc)拓扑结构在保持传统多电平变换器优点6kV／10kV高压电机在现代电力传动系统中的基础上，更是具备了模块化设计

6、、故障容错运应用广泛，与中、小电压等级电机相比，其具备运行、单一电源供电、恶劣电网适应性等优势，使得行效率高、启动电流低、无需降压变压器等诸MMC拓扑成为6kV／10kV高压电机驱动领域中多优势n。然而，受限制于现有功率开关器件极具前景的设计方案]。(IGBT，IGCT等)的耐压等级，将中压等级(1140为了保证MMC系统的正常运行，需要对其V，3300V)中应用最为广泛的二极管中点钳位子模块电容电压进行均压控制。MMC拓扑存在式(neutralpointcamped，NPC)三电平拓扑推广的低频电容电压波动现象是限制其运用于高压至10kV高压场合时困难重重口]。针对上述问电机驱动的关键问

7、题。为此，本文在建立MMC题，西门子、ABB等公司均给出了多电平拓扑的拓扑数学模型的基础上，分析了子模块电容电压基金项目：国家电网公司科技项目(5201041353DP)作者简介：高会民(1971一)，男，学士，助理工程师，Email：gjdw_ghm@126．com25电气传动2015年第45卷第4期高会民，等：高压MMC变换器低频运行特性分析及控制方法波动规律，在此基础上提出了一种基于高频信号式中：si，0为上下桥臂