方璇，李永东，许烈，王奎

（1.金华市电业局，浙江 金华 321000；

2.清华大学 电力系统国家重点实验室，北京100084）

1 引言

高压大容量变频调速领域中，比起矩阵变换器，基于H桥级联型的多电平变换器更具有优势，但也存在一些问题，如每个功率单元前端采用二极管不控整流，所以在电机制动时不能实现能量回馈电网，另外就是网侧必须有移相变压器接入，移相变压器的抽头多、体积大，成本也很高。为此，很多学者提出了改进的拓扑结构［1－2］，随着模块化多电平（MMC）拓扑的提出，采用模块化多电平拓扑与矩阵变换器结构相结合是一种可行的方案［3－4］。它秉承了矩阵变换器和 MMC的优点，不仅可以升降压，而且还能通过增加H桥级联数，提高电压等级。然而其控制方法还不成熟，美国学者为此提出了该拓扑两电平的控制方案［5］，其中心思想是采用空间矢量PWM控制，由于开关状态繁多，使得其控制变得复杂，而且也不易于扩展到多电平。本文在此基础上，将其基本拓扑进行改进，并扩展到多级H桥级联结构，提出了载波层叠PWM调制方法和悬浮电容电压平衡方案。不仅大大增加了电平数和提高电压等级，而且还简化了控制的复杂程度。最后，在Matlab中搭建了一个8级H桥级联的矩阵式MMC变换器，仿真结果证明了改进的新型矩阵式MMC拓扑结构和相应控制方案的正确性。

2 新型矩阵式MMC建模

一个8级H桥级联的新型矩阵式MMC结构如图1所示，其结构类似于矩阵变换器，输入为三相交流电源，输出为三相交流负载，不同的是，其两端均通过电感元件相连。……