尹正清　兰军　高建虎

摘 要：以往对模块化多电平换流器（modular multi-level converter，MMC）的研究中，大部分都强调MMC中环流存在的弊端，但本文分析了环流产生的原因，考虑到环流在三相之间能量平衡的作用，提出对环流进行控制，使MMC变得更加稳定且减小MMC中直流电容电压的波动，这对降低MMC成本具有重要意义。

关键词：MMC；环流控制；直流电容电压

中图分类号： TM451+.2 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）24-251-2

0 引言

MMC是由R.Marquardt于2001年首次提出，它具有以下优点：模块化的结构，能够运行于弱交流系统，不需要为其提供额外的无功补偿设备，谐波含量少等[1～3]。

在对MMC的研究中，环流的研究占了很大比重。由于环流流经六个桥臂，使桥臂电流不再是正弦的。环流的存在意味着子模块的额定电流要相应增加，但更重要的是能量在桥臂间的传输，如果不加控制，会因为能量的不平衡引起MMC的不稳定。以往对环流的研究目的都是要把环流消除，没有看到环流存在的意义，并提出一种环流的控制方法对环流进行利用。

1 MMC的数学模型

MMC由三个相单元组成，每个相单元由两个臂单元组成，每个臂单元由N个串联的功率子模块串联而成。每个子模块包括两个IGBT，一个旁路接触器，一个SCR和一个直流电容组成。（图1）

由MMC的结构可得到如图2所示的单相数学模型。其中为电网的相电压，为电网的相电流，和为上桥臂的电压和电流，和为下桥臂的电压和电流，为直流母线电压。

2 MMC环流产生的原因

假定交流系统的相电压和线电流分别为：

则每相由电网传输到MMC换流器的瞬时功率为