基于模块化多电平换流器电容均压控制的环流抑制策略

周建萍, 葛祥一, 茅大钧, 张 健, 叶剑桥, 方 乐

(上海电力大学自动化工程学院, 上海 200090)

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC) 由于方便于模块化生产与调试、换流器输出电压谐波含量低、子模块控制开关频率低且设备冗余留量大等特点[1-4]，因此在高电压直流输电(high voltage direct current，HVDC)方面及中高压变频器中具有广阔的应用前景。

MMC的缺点在于所需子模块数量较多，且单个子模块中电容由于没有独立直流电源稳压，子模块电容电压的大幅度波动使元器件产生环流，造成换流器的有功功率损耗增加表面温度升高以及桥臂电流的畸变率变大，使整个系统效率安全性降低。MMC环流抑制是目前 MMC 研究的重点，也是制约其优化 HVDC 系统的主要障碍之一。

MMC内部环流本质上由其桥臂上的能量不均衡引起[5]，因此目前主要的抑制环流思路是通过调节MMC内部的电压、电流等物理量抑制相间环流[6-7]。文献[8-10]将多倍频环流分量经过坐标变换转化为直流量加以控制，不仅运算量大而且增加了控制系统的复杂度。文献[11]通过比例谐振(proportional resonant，PR)控制器将相间环流中的二次环流消去，但是没有降低电容电压波动最大化[12]。文献[13-14]为了最大化降低子模块电压波动，通过最优化计算得出环流参考值， 设计了基于最小化电压波动的环流参考值注入策略，但是该方法需要计算确定注入值增大了控制系统运算量，且放弃了环流抑制[15]，功率损耗也有所增加。针对上述问题，在MMC电容电压平衡基础上，提出1种将低通滤波器……