一种新型的混合MMC预充电策略

谭伦农，韩磊

（江苏大学电气信息工程学院，江苏 镇江 212013）

模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）由德国学者 R.Marquardt于 2001年首次提出，其优越的特性使柔性直流输电成为近年来研究的热点[1-3]。在MMC柔性直流输电系统运行中，设置预充电可以避免出现较大的冲击电流，因此有必要对其预充电进行研究。目前对半桥型MMC预充电策略的研究较为充分[4-5]，但对混合子模块的充电研究较少。混合型MMC主要沿用半桥型MMC的预充电模式，但是由于充电过程中，全桥子模块（full-bridge sub-modules，FBSM）的充电速度是半桥子模块（half-bridge submodules，HBSM）的2倍，所以在不控充电结束后两者电压有着很大差异，同时在后续的充电过程中，HBSM的工作依赖于自取电能，子模块自取能的启动电压一般为额定电压的25%，HBSM在此过程结束后可能达不到取能要求，同时两类模块的比例也会影响充电结果，因此需要提出一种通用的策略来对混合子模块进行充电。文献[6]对混合型MMC的启动进行了数学上的理论推导，提出令FBSM工作在HBSM的模式来解决电压不均衡问题，但忽略了初始状态下FBSM同样存在自取能不足的问题。文献[7]提出了将两类子模块分组充电的方式，这种方法增加了充电时间且操作复杂。文献[8]提出了启动过程限流电阻保护策略。

本文对现有策略进行改进，通过FBSM延迟投入的方式消除了FBSM与HBSM电压不均的现象，待两类子模块电压相等时令FBSM工作在HBSM状态，消除了子模块充电速度差异的同时解决了FBSM占比较高时HBSM自取能不足的问题，该方法避免了分组充电且无需多次触发IGBT动作，降低了复杂性，对不同子模块配置比的混合型MMC有广泛的适应性。……