曹春刚，赵成勇，陈晓芳

(华北电力大学(保定)电气与电子工程学院，保定 071003)

MMC-HVDC系统数学模型及其控制策略

曹春刚，赵成勇，陈晓芳

(华北电力大学(保定)电气与电子工程学院，保定 071003)

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)是电压源换流器型直流输电领域的一种新型拓扑,与传统的两电平存在一定的不同，因而对其建模及控制策略进行研究，有重要的意义。论文介绍了MMC的拓扑结构及工作原理。在考虑桥臂电抗的基础上，推导出模块化多电平换流器型直流输电MMC-HVDC(modular multilevel converter-high voltage direct current)的数学模型，进一步得到MMC-HVDC的简化电路图。在PSCAD/EMTDC下搭建了21电平MMC-HVDC系统，在dq同步旋转坐标系下，采用前馈解耦控制策略进行仿真研究，仿真结果验证了该数学模型的正确性和控制策略的有效性。

模块化多电平换流器；桥臂电抗；数学模型；简化电路图；控制策略

电压源换流器型直流输电VSC-HVDC(voltage source converter-high voltage direct current)，具有有功无功灵活可调、占地面积小、环境污染小、具备黑启动能力等显著优点，在可再生清洁能源(如风能和太阳能)的大力开发和利用，城市配电网转入地下改造等领域得到越来越广泛的应用[1～5]。

目前的VSC-HVDC工程大多采用两电平或三电平的VSC，开关器件的串联会导致器件的动态均压问题，影响系统运行的稳定性[6]。MMC通过子模块电压叠加达到较高的电压输出，输出电压谐波含量少。另外，模块化的结构使其可扩展性增强，为子模块的投入、退出运行提供了冗余，而且通过改变投入的子模块的数量，可实现电压及功率等级的灵活变化，并可扩展到更多的电平输出，因而MMC-HVDC更适合灵活的输电方式[7～10]。……