孟经伟， 周月宾， 张 楠， 宋 强

(1. 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室， 清华大学电机系， 北京 100084；2. 直流输电技术国家重点实验室，南方电网科学研究院，广东 广州 510663；3. 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心， 广东 广州 510663)

1 引言

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)因其谐波性能优异，容量等级高，易于扩展，在柔性直流输电领域得到广泛应用[1]。MMC桥臂上存在较大的功率波动，为了减小纹波和限制子模块电容电压峰值，通常需要选择较大的电容值[2]，这使MMC的高成本和大体积问题更加突出。在已有工程中，直流电容在子模块中的体积占比达到60%以上，成本占比达到40%以上[3]，这极大限制了MMC的进一步发展和应用。

降低MMC的子模块容值已成为MMC研究的一个热点。一类方式仍是以将子模块电容电压波动率严格限制在较低水平(例如工程实践中通常采用±10%)为目标，采取额外手段降低桥臂功率波动，从而降低所需的子模块电容值。例如已有研究表明，通过适当的二倍频环流控制，可降低桥臂功率的波动幅度，从而减小子模块电容值。但是，所注入的二倍频环流也会增加桥臂电流有效值和峰值，对电容值降低的程度比较有限[4，5]。对于含有全桥子模块的MMC，利用全桥子模块的负压输出可改变桥臂功率波动，在所能输出负电平最大数目达到一定程度时，甚至能使桥臂的基频功率波动分量达到一个极低点[6]。但这种方式下需要额外大幅增加全桥子模块数量，虽然电容用量有所下降，但是功率器件的数目有较大程度的增加，在总成本和体积方面的改善程度有限。……