申科， 王建赜， 班明飞， 纪延超， 蔡兴国

(1.西北工业大学 自动化学院， 陕西 西安 710072；2.哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)



基于阶梯波调制的MMC电容电压平衡控制方法对比研究

申科1， 王建赜2， 班明飞2， 纪延超2， 蔡兴国2

(1.西北工业大学 自动化学院， 陕西 西安 710072；2.哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

针对阶梯波调制策略应用于模块化多电平变流器(MMC)时子模块电容电压的均衡问题，分析并比较两种典型的电容电压平衡控制方法。结合基于阶梯波调制策略的MMC工作机理的分析，详细论述开关序列轮换法和排序冗余选择法的基本思想和实施细则，给出两种控制方法在电压平衡效果、开关频率、算法结构和硬件要求四个方面的比较结果。依据相同的主电路参数，建立基于开关序列轮换法和排序冗余选择法的阶梯波调制MMC仿真模型和物理实验平台。仿真和实验结果表明，开关序列轮换法稳态表现良好，而排序冗余选择法有较强的暂态调节能力，后者具有较好的实用性和可靠性。

模块化多电平变流器；阶梯波调制；电压平衡；轮换；排序

0 引 言

随着高压大功率半导体制造工艺和控制技术的进步，基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电系统在理论和工程实践上都得到飞速发展[1-2]。近年来，国内外学者为MMC的研究做出了巨大努力，并取得了显著的成绩[3-6]。在高压大功率电能变换应用领域，开关损耗以及输出波形质量是考察变流器性能的重要指标，因此以阶梯波调制为代表的基频调制技术成为MMC的研究趋势之一[7-8]。……