MMC的相间环流及环流抑制研究

马荣波

（黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨，150022）

0 引言

MMC由于其高度模块化的优点，可以独立控制每个桥臂的子模块SM，使每个子模块SM的电压可以独立输出叠加，从而叠加出高电压，无需在多个绕组间叠加变压器，可以容易实现交流侧的四象限运行。但也正是由于分布式的电容分布，拓扑结构中存在电容悬浮并串联在桥臂中，使电容电压无法时刻保持均衡，当电流经过悬浮电容传递到负载，造成电压波动，三相各桥臂之间产生相间环流，相间环流如果不加控制，将会使桥臂损耗增加，桥臂电流发生畸变，提高了开关器件的额定容量，产生高次谐波分量，严重破坏电流电压质量，但由于相间环流只存在于换流器内部，不能从根本上消除，但可以进行控制，采用合适的控制策略对相间环流进行抑制很有必要。

1 相间环流的产生机理

图1所示的是MMC的等效电路图，换流器的交流侧通过变压器与交流系统相连接，该侧的相电压和电流分别为Uvj和I（jj=a，b，c 下同），Ls为串联在桥臂的电抗器的电感，电阻Rs用来等效为桥臂的损耗，Udc为直流输入电压，Idc为输入电流，各子模块的桥臂电压分别用Uan和Uap表示，其中下标n和p分别表示上桥臂和下桥臂，对应的电流分别为Ian和Iap，其参考方向如图1所示，由图可知，三相MMC在各相间产生环流，只在三个相单元中流动，与外界无关。

图1 MMC的等效电路图

因为MMC换流器的各相单元是对称的，以A相为例分析，图2是简化后的MMC等效电路图，其中Iaira是A相中流过的环流大小，由图2容易看出：