模块化多电平换流器的环流控制策略.pdf

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1、《电气开关》(2015．No．1)79文章编号：1004—289X(2015)01—0079—05模块化多电平换流器的环流控制策略周国威(东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)摘要：针对换流器运行过程中存在的内部环流缺陷，提出改进的模块化多电平换流器的环流控制策略。在采用子模块电容电压平衡及均衡控制策略的基础上，对换流器内部环流进行解耦控制，并搭建仿真模型。结果表明：改进后的环流控制策略，能有效的降低环流中的谐波成分，证明了所提出控制策略的有效性。关键词：模块化；多电平；电容电压均衡；环流抑制；中图分类号：TM921．5文献标识码：BControlStrate

2、gyofCirculationSuppressingforMMCZHOUGuo．wei(SchoolofElectricalEngineering，NortheastPowerUniversity，Jilin132012，China)Abstract：Fortheconvertercurrentcirculationproblemsduringtheconverteroperationprocess，theimprovedcircula—tionstrategybasedonmodularmultilevelconverterwasputforward．Onthebas

3、isofusingSub—modelcapacitorvoltagebalancingstrategy，thecirculationisdecoupled，andthesimulationmodelisbuilt．Theresultsshowthat：thisstrategycaneffectivelyrestrainthecurrentcirculation，alsoprovethattheimprovedstrategyiseffective．Keywords：modular；multilevel；capacitorvoltagebalancing；curentci

4、rculationsuppressingMMC)的发展和应用，使得上述存在的问题能够有效1引言解决。德国学者提出“MMC”的概念J，其基本原理随着近年来电力电子技术的高速发展，基于电力是子模块电压叠加得到电压输出，该输出谐波量少，因电子技术的电力器件、控制策略等呈多元化发展，其中此适用在轻型直流输电系统中。TransBayCable工程轻型直流输电技术在电力系统中的应用发展最为迅是基于MMC的直流输电工程，其额定功率为400MW；速。在轻型直流输电系统中，基于全控型电力电子器同时亚洲首条轻型直流输电示范工程，也于2011年在件(IGBT等)和PWM技术的电压源型换流器(

5、Voltage上海南汇风电场投入运行，其运行的电压等级为4-SourceConverter，即VSC)得到广泛应用和快速发30kV，其输送容量达到20MW_5。展_】]。由于轻型直流输电系统能够独立有效控制有首先介绍MMC基本工作原理，考虑到换流器固功功率和无功功率，并且可在无源逆变方式下运行工有特性，在此基础上建立MMC的等效模型，并提出一作，因此相比传统直流输电系统而言，其更易进行模块种改进的环流控制策略，最后在Matlab／Simulink中对化设计和构成并联的多端直流输电系统。该控制策略进行仿真验证。轻型直流输电系统中原有换流器存在固有缺陷，2MMC结构及工作原

6、理为了弥补缺陷并提高换流器的性能，直流系统广泛采用两电平或三电平换流器。考虑到单器件耐压水平和图1为模块化多电平换流器的等效拓扑图。如图容量有限，将若干功率器件通过串并联，就可以实现大所示，每个换流器分为三个相单元u、V、w，每个相单功率应用。但是该方法输出特性较差，因此该方法要元包括一上、一下两个桥臂，分别用P、N代表。同时求开关器件固有参数和运行环境具有一致性。模块化每个桥臂由N个结构相同的子模块(Sub—module，多电平换流器(ModularMultilevelConverter，简称SM)和一个电抗器L构成。串联电抗器能够抑制80《电气开关》(2015．No

7、．1)相间环流和冲击电流，提高系统的可靠性。图1同时给出了子模块的基本电路，它是由两个PIGBT(VT1、VT2)串联、两个二极管(VDI、VD2)反并联和一个并联电容器构成。Ui(：1～Ⅳ)表示电容器电压，(-『=1～Ⅳ)表示子模块两端电压，表示流入子模块的电流，各变量的参考方向，如图中所示。子模块运行状态分为三种：投入状态，此时VT1导通，V关断，同时子模块输出电压为U~i；切除状态，此时VT1关断，VT2导通，同时子模块输出电压为零；闭锁状态，此时VT1、V都关断(正常运行时，不允许出现此种工作状态)。NP图2MMC等值电路其交流侧