基于改进MMC的静止无功发生器

朱亮亮，陈洁，王小军，段生强，郑凯凯，杨国

(1.新疆大学电气工程学院教育部可再生能源发电与并网控制工程技术研究中心，乌鲁木齐 830046；2. 国网新疆克州供电公司，新疆 克孜勒苏柯尔克孜自治州 845350)

0 引言

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)通过将若干个子模块级联实现低压开关器件在高压等级的使用，在实际应用中，还可以根据需求对级联模块的数量进行改变以适应不同电压等级，在改善电网的电能质量以及提高系统动静态稳定性的过程中具有独特优势。其中，级联H桥结构在中高压无功补偿现场应用广泛[1]，但由于大量使用功率开关器件，导致成本偏高；传统半桥MMC结构也存在同样的问题。

目前关于MMC在STATCOM的应用，研究的方向主要集中在直流侧电压均衡控制，无功补偿控制及环流分析等方面。文献[2]通过对相与相、传统MMC上桥臂与下桥臂、子模块与子模块之间的能量转换机理进行了深入分析，并探讨了影响电压平衡的因素，在原有的三级能量平衡控制策略的基础上增加了环流抑制部分，实现了电容电压的平衡控制。文献[3]详细分析了公共耦合点(point of common coupling, PCC)电压调节原理，提出的下垂调节方法可不受电流内环控制性能的影响，PCC电压可在一定范围内波动。文献[4]分析了MMC环流形成机理，并列出了环流、桥臂电流和公共直流侧电流的数学关系，在此基础上提出了通用的环流抑制策略。

本文提出了一种改进的MMC拓扑，仅使用传统MMC的下半桥臂，并在级联模块上层增加一组H桥，该结构在大量级联时可降低IGBT使用数量，在使用相同数量的开关器件时产生的电平数较级联H桥更多，控制方法简单。……