模块化多电平换流器电容电压均衡控制策略研究

马 尚，王 毅

（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），河北保定 071003）

模块化多电平换流器电容电压均衡控制策略研究

马 尚，王 毅

（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），河北保定 071003）

模块化多电平换流器（MMC）中各个子模块的电容电压均衡问题亟待解决。在分析MMC拓扑结构及其工作原理的基础上，结合载波移相调制方法，提出了一种基于PI控制器的电压均衡控制策略。该策略包括平衡电容电压和抑制桥臂环流两部分，通过调整调制信号的波形，进而改变各个电容的充放电时间，使电容电压保持一致并跟踪其给定值。该控制策略无需对所测得的电容电压进行排序，减少了IGBT的开关频率，大大降低了系统损耗。最后，在Matlab/SimulinK仿真平台上对MMC系统进行验证，结果表明控制策略正确有效。

MMC；开关频率；载波移相调制；电容电压均衡

0　引 言

随着电力电子器件容量的不断增加和国家智能电网的快速发展，将电力电子器件应用于高压大功率场合已经成为其未来的发展趋势。电压源型高压直流输电系统（VSC-HVDC）控制灵活［12］，广泛应用于海上直流输电。目前已投运的VSC-HVDC工程多为两电平或者三电平拓扑结构［34］。为了达到所需的电压等级，通常需要直接将多个IGBT串联，由此会带来开关损耗大，静、动态均压困难，电磁干扰以及开关一致性要求高等一系列问题［56］。为解决上述问题，学者提出了一种新型的换流器拓扑结构，即模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）。

MMC采用模块化设计，通过调整串联子模块的数目，可以实现电压及功率的灵活变化，减少电磁干扰和输出电压的谐波含量，使输出电压波形非常平滑且接近正弦波［78］，从而可以省去大容量的交流滤波器，有效节省成本。……