郭燚 郭将驰 于士振

摘要：由于半桥子模块与全桥子模块的载波移相调制策略不同，两者混合而成的模块化多电平变换器（modular multilevel converter， MMC）不能直接沿用原来的调制策略;在船舶中压直流电力系统中，由于变换器模块数较少，交流输出电压的波形质量相对较差。基于上述原因，通过载波相位角的合理配置，提出一种改进型载波移相调制策略。该策略不仅能够增加交流输出电压的电平数，而且不局限于某种特定的拓扑结构。通过仿真验证其有效性和通用性，验证结果显示它是一种适用于中压混合型MMC的通用调制策略。

关键词：船舶; 载波移相调制; 模块化多电平变换器（MMC）; 中压

中图分类号：U665.12

文献标志码：A

Abstract：The hybrid modular multilevel converter （MMC） composed of the half bridge and full bridge sub-modules can not directly use the original modulation strategy because of the difference of phase-shifted carrier modulation strategy of the two sub-modules; the quality of the AC output voltage waveform is relatively poor due to the small number of converter modules in the medium voltage DC power system for ships. To solve the above problems， an improved phase-shifted carrier modulation strategy is proposed through the reasonable allocation of carrier phase angle. This strategy not only can increase the level number of AC output voltage， but also is not limited to a specific topological structure. The validity and generality of this strategy are verified by simulation， and the verification result shows that this is a general modulation strategy suitable for a medium voltage hybrid MMC.

Key words：ship; phase-shifted carrier modulation; modular multilevel converter （MMC）; medium voltage

收稿日期：2018-03-26

修回日期：2018-05-07

作者简介：

郭燚（1971—），男，安徽安庆人，副教授，博士，研究方向为船舶电力推进、船舶中压直流系统，（E-mail）yiguo@shmtu.edu.cn

0 引 言

为使高能武器上舰，船舶电力功率不断提升，中压直流（medium voltage direct current，MVDC）电力系统被逐步应用到舰船上。与传统中压交流（medium voltage alternating current，MVAC）电力系统相比，MVDC电力系统的能量传输效率更高 [1-2]。模块化多电平变换器（modular multilevel converter， MMC）具有可扩展性强、导通损耗低、对滤波器要求较低等特点[3]，因此，MMC在MVDC电力系统中具有良好的应用前景[4-5]。

在大功率直流断路器应用于MVDC电力系统之前，针对传统MMC运行过程中可能存在的直流故障问题，使用具有直流故障穿越能力的MMC子模块是一种可行的解决办法。MMC子模块拓扑结构主要有半桥子模块（half bridge sub-module， HBSM）、全桥子模块（full bridge sub-module， FBSM）和箝位双子模块（clamping double sub-module， CDSM），其中FBSM和CDSM具有直流故障穿越能力。随着研究的深入，越来越多具有直流故障穿越能力的新型子模块拓扑结构被提出[6-7]。……