模块化多电平换流器电容电压排序优化算法研究

李云丰 宋平岗 王 楚 叶满园

（华东交通大学电气与电子工程学院，南昌 330013）

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）是一种新型的换流器拓扑结构，德国慕尼黑联邦国防军大学的 R. Marquart和A.Lesnicar在2002年首次提出了这种拓扑结构，并且最近几年成为了高压直流输电（High Voltage Direct Current, HVDC）方面研究的热点之一[1-6]。模块化多电平换流器是一种新型的高度模块化拓扑结构，它有着许多显著的优点，多个模块串联在一起，很好的解决了两电平高压直流输电系统器件存在的均压问题，模块与模块之间具有很好的冗余性，通过模块内电容电压的叠加从而得到较好的正弦波形，当模块数一定高时，输出的低次谐波含量很少，而高次谐波仅仅只需要很小的滤波装置，甚至不用滤波装置，大大地节省了场地建设面积[7-14]。

新型模块化多电平高压直流输电系统中电容的平衡是系统能够稳定运行的前提条件[15]，在平衡电容电压的同时降低器件的开关频率是各种优化方法追求的重要目标。本文在致力于平衡模块电容电压以及减少器件开关频率的基础上，深入研究了MMC传统电容电压排序算法，并在此算法上进行了很大的优化改进，从而提出了最佳电压选择法。在电容大小不变的情况下，器件开关频率降低将导致电容电压之间的最大差值大于传统排序算法下电容电压的最大差值，而相间环流幅值的增加程度正比于电容电压的波动的程度，因此降低开关频率的同时相间环流幅值也随着增加，最佳电压选择法是在上下两个桥臂中各自选择一个模块，使其电容电压的总和以最大的程度接近直流侧电压。……