徐东旭，刘崇茹，郑 伟，王洁聪，凌博文，钱 康

(1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206；2. 国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州 730070)

0 引 言

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)是电压源型换流器的研究热点之一[1-3]。由于采用级联式结构，使其具有输出电平数可调、易拓展、谐波少等优点而得到广泛应用，目前应用范围最广的子模块为半桥子模块(half bridge sub-module, HBSM)[4-5]。

在实际工程中，为了防止MMC子模块故障而导致系统停运，通常在每个桥臂中配置一定数量的冗余子模块，以使子模块故障时系统仍能维持正常运行[6-7]。在最近电平逼近调制(nearest level modulation, NLM)下，所有子模块均处于带电压状态，根据电容电压的大小与桥臂电流来筛选处于投入运行状态的子模块，使得所有子模块电容电压均维持在额定值附近[8-9]，处理比较方便。而对于载波移相调制(carrier phase shift sinusoidal pulse width modulation, CPS-SPWM)，由于载波与各个子模块一一对应，因此对冗余的处理要复杂的多。

文献[10-11]提出将部分冗余的子模块维持在热备用状态，当发生子模块故障时，热备用状态的子模块优先替换故障子模块，冷备用子模块转热备用子模块。文献[12]提出了一种基于桥臂能量平衡的冗余容错控制策略，可以有效抑制子模块故障时直流电流的波动，但并未涉及冗余模块的控制策略。文献[13-14]提出了基于载波移相调制的冗余保护策略，但其需要不断地为冗余子模块充电，冗余子模块利用率低，且对于系统的稳定运行有一定影响。

同时，由于MMC系统含有冗余子模块，在系统启动预充电的过程中，会出现子模块电容电压充不到额定值的情况。……