采用载波移相调制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制.pdf

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1、第32卷第9期中国电机工程学报Vol.32No.9Mar.25,20122012年3月25日ProceedingsoftheCSEE©2012Chin.Soc.forElec.Eng.49文章编号：0258-8013(2012)09-0049-07中图分类号：TM46文献标志码：A学科分类号：470·4031采用载波移相调制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制李笑倩，宋强，刘文华，李建国(清华大学电机系，北京市海淀区100084)CapacitorVoltageBalancingControlbyUsingCarrierPhase-shi

2、ftModulationofModularMultilevelConvertersLIXiaoqian,SONGQiang,LIUWenhua,LIJianguo(DepartmentofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China)ABSTRACT:Theaimofthispaperwastoinvestigatethe避免计算量过大的问题。applicationofcarrierphase-shiftmodulation(CPS

3、M)tothe关键词：模块化多电平换流器；底层控制；悬浮电容；电压apparatus-levelcontrollerofmodularmultilevelconverters平衡控制；载波移相调制(MMC),andtoproposearelevantcapacitorvoltagebalancingcontrolstrategy.Firstly,thepaperdesignedCPSMstrategyof0引言anarmanddeducedconstraintsofmaintainingtheoutputvoltageofanarm.Se

4、condly,thecapacitorvoltagecontrol基于电压源换流器(voltagesourceconverter，principlewastheoreticallyanalyzedandthenaturalenergyVSC)的直流输电系统(VSC-HVDC)已经成为一种balancingstateofanarmwasrevealed.Furthermore,additional新型的灵活输电方式，尤其适用于风力发电等远离balancingcontrolstrategywasproposed.Experimentalres

5、ults[1-6]主网的可再生能源发电的电力输送。目前已投运ona10kVAlaboratoryprototypeverifythevalidityofthe的VSC-HVDC系统多采用两电平或者三电平换流proposedcontrolmethodunderbothsteadyanddynamicstates.Theadditionalbalancingcontrolstrategycombinedwith器，并通过开关器件串联的方式实现高电压和大容CPSMcanguaranteedefiniteswitchingfrequencywit

6、hout量，但是存在串联器件均压等诸多问题。模块化多costingextraswitchingloss,andcanavoidlargecalculation电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)自efforts.[7-9]2001年提出以后就备受关注。MMC换流器具备KEYWORDS:modularmultilevelconverter(MMC);易扩展和模块化设计等特点[10-12]，可以有效地实现apparatus-levelcontrol;floatingcapacitor;voltagebal

7、ancing高电压等级下的电能变换。与链式H桥换流器不control;carrierphase-shiftmodulation同，MMC换流器具有公共直流侧，使其更加适用摘要：针对模块化多电平换流器(modularmultilevel于背靠背和轻型直流输电系统。converter，MMC)的底层控制策略，研究载波移相调制(carrierMMC换流器之所以具备上述优点，很大程度phase-shiftmodulation，CPSM)方法及相应的直流电容电压平衡控制策略。首先，以桥臂为单位设计CPSM策略，推上得益于其大规模级联的拓扑结构。因此

8、，如何保导出保证桥臂输出特性不变的约束条件；其次，从理论上分证其各子模块(sub-module，SM)悬浮电容的直流电析控制子模块直流电容电压的原理，揭示出桥臂的能量自然压平衡成为MMC换流器