郭燚 张震 雷玉磊

摘要：

在船舶中压直流（medium voltage direct current， MVDC）电力系统中，为解决功率为36 MW的发电机电压的整流问题，建立适用于船舶MVDC电力系统的模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）模型。在空间矢量控制方法的基础上，加入桥臂电压控制。在直流电压为5 kV及负载不同的情况下，应用MATLAB/Simulink对该模型进行仿真，验证模型和控制方法的有效性。基于此，研究该模型在不同直流电压（5～30 kV）等级下的性能表现。仿真结果表明：在36 MW/5 kV的额定工况下MMC存在效率低的问题;直流电压等级对MMC输出直流电压的纹波影响不大，但对MMC的效率有明显的影響。

关键词：

模块化多电平换流器（MMC）; 中压直流（MVDC）; 直流电压等级; 损耗

中图分类号： U665.12

文献标志码： A

Application of MMC in ship MVDC power system

GUO Yi， ZHANG Zhen， LEI Yulei

（

Logistics Engineering College， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract：

In order to solve the voltage rectification problem of generators with the power of 36 MW in the ship medium voltage direct current （MVDC） power system， a modular multilevel converter （MMC） model is established for ship MVDC power system. On the basis of the space vector control method， the bridge arm voltage control is joined. The model is simulated by MATLAB/Simulink in the condition of 5 kV DC voltage and the different loads so as to validate the effectiveness of the model and the control method. Based on the above， the performance of the model in different DC voltage （between 5 kV and 30 kV） grades is studied. The simulation results show that： the efficiency of MMC is lower under the rated condition of 36 MW/5 kV; the DC voltage grade has slight influence on the DC voltage ripple output by MMC， but has significant influence on the efficiency of MMC.

Key words：

modular multilevel converter （MMC）; medium voltage direct current （MVDC）; DC voltage grade; loss

收稿日期： 2017-03-24

修回日期： 2017-05-23

作者简介：

郭燚（1971—），男，安徽安庆人，副教授，博士，研究方向为电力电子与电力传动，（E-mail）gymwmw@live.cn

0 引 言

随着现代舰船对能量需求的不断提升，船舶电网从中压交流系统向中压直流（medium voltage direct current， MVDC）系统转变[1-4]。文献[5]率先提出了具有高可靠性和良好供电连续性的环形电网。文献[6]和[7]在此基础上提出了新型环形船舶MVDC电力系统模型，以2台36 MW的主发电机和2台4 MW的辅助发电机作为电源，每台发电机均经过整流器整流后输出5 kV的直流电压，为环形直流母线供电，并采用分区供电，使船舶MVDC电力系统即使在恶劣的工况下也能保持极佳的性能。该模型如图1 所示，为了研究方便，省去了辅助发电机部分。

图1

简化后的环形船舶MVDC电力系统模型

图1中，发电机发出的交流电，由整流器进行整流后变成直流电送入环形直流电网，直流电网为常规负载、雷达、脉冲负载、推进电机等供电。……