王倩楠，杨荣峰，刘瑜超，徐殿国

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨 150001）

低频低压条件下抑制MMC电容电压波动的非对称控制

王倩楠，杨荣峰，刘瑜超，徐殿国

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨 150001）

模块化多电平换流器（MMC）应用于电机低频驱动时会工作于低频低输出电压状态，采用传统的对称控制方式时，因受直流侧高压影响会产生较大的电容电压波动。为此，提出一种非对称控制方式，使一桥臂不产生输出电流，另一桥臂承担几乎所有的输出电流。该方法中MMC不需要任何其他的功率交换技术，例如在低频/低压情况下通常采用的高频注入方法，以抑制电容电压的波动。详细讨论了非对称控制方法的实现过程、桥臂间的功率控制以及该方法的优缺点，仿真及实验结果表明，所提控制方法适用于电机20 Hz以下的驱动状态。

模块化多电平换流器；电机驱动；谐波注入；电容电压波动

Abstract：This paper proposes an asymmetric mode control for modular multilevel converters（MMC）which is operating at the conditions of low frequency and low output voltage.Conventional symmetric operations are easily affected by large capacitor voltage fluctuations.Differentiate from the conventional control method,one arm does not produce output current while the other arm sustains the output current with the proposed control method.Variations of the power level in arms remain bounded and the MMC doesn't need any other power exchange technique,such as high frequency or harmonic current injection in low frequency/low voltage condition,to suppress the capacitor voltage fluctuation.The asymmetric control realization,arm energy regulation and the optimization are all presented in detail.Experimental and simulation results show that the proposed method is suitable for motor drives operating frequency at 20 Hz.

Keywords:modular multilevel converter（MMC）;motor drive;harmonics injection;capacitor volta-ge fluctuation

因模块化多电平换流器MMC（modular multilevel converter）具有的稳定性、灵活性以及可控性等优点，使其在大功率设备领域[1-3]，例如高压直流输电技术[4-7]、高压直流变换器[8-10]、并网逆变器[11]及中压电机驱动[12-13]等方面，受到更多的关注。其拓扑结构如图1所示。相对于传统的两电平换流器，其电压输出呈阶梯状，可近似为正弦方波。许多子模块串联链接，可以输出谐波较少的高电压。因此模块化多电平换流器具有输出电流与输出电压的质量高、能够降低转矩波动及电机谐波损失等优点，而逐渐成为最有研究前景的高压电机拖动结构之一。……