基于PSpice的MMC子模块模型的Matlab仿真研究

于 飞 朱 炯 李梅航

(青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东 青岛 266042)

如今，IGBT作为电力电子器件已经广泛用于电力牵引、电能传输及风力发电等领域[1],而且基于IGBT的电压源换流器在高压直流输电中得到越来越多的应用。由于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)输出电压谐波含量少、无需额外的滤波器、容易实现能量双向流动及四象限运行等优点被应用于柔性直流输电系统(VSC-HVDC)[2]。目前，MMC子模块建模的研究还相对较少，研究MMC子模块建模对柔性直流输电研究有一定的意义。

PSpice软件具有详细、丰富的电力电子器件模型、集成控制器模型及可进行数模混合仿真等优点，但也具有非交互式仿真及用户不能对积分方法进行控制等缺点。与之相比，Simulink具有与PSpice互补的优缺点[3]，所以将PSpice与Matlab/Simulink协同仿真，可快速地对复杂电力系统建模，并采用电力电子器件详细模型和复杂控制算法，得到更加准确的仿真结果[4]。笔者采用PSpice软件建立IGBT的功率开关模型，并用此模型建立MMC子模块模型，利用PSpice软件验证模型的正确性，并利用PSpice与Matlab的接口软模块SLPS将MMC子模块模型导入到Simulink下，联合仿真验证结果的正确性。

1 IGBT功率开关建模与MMC子模块建模①

1.1 IGBT模型结构及参数提取

当IGBT作为功率开关器件时，IGBT仅在关断区域和饱和区域工作，当IGBT导通时，IGBT 的C、E两端电压为饱和压降Vsat，当母线电压变化时，电流随之变化，所以以电流源作为核心的marco模型不再适用[5]，且macro模型包含3个电容[6]，它并没有考虑与IGBT反并联的二极管，而MMC子模块中的IGBT均含有反并联二极管。……