韩 啸，李 睿

（电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海 200240）

模块化多电平变换器MMC（modular multilevel converter）在直流配电领域获得了广泛的应用。与传统的两电平拓扑相比，MMC 具有以下明显的优势：MMC 的每个桥臂由多个标准子模块SMs（submodules）串联而成，多个子模块不需要同时导通或关断，可降低电压变化率；相同等效开关频率下开关管的开关频率更低，减小了变换器的损耗；子模块采用分布式直流电容，容易得到较高的输出电平数，使变换器交流侧电压和电流更接近理想的正弦波，可以减小甚至省去换流站的大容量交流滤波器；电抗器串联在上下桥臂之间，使直流侧短路时故障电流的上升率限制在较低的水平；模块化设计使系统易于实现扩展和冗余，系统容量提高，稳定性增强[1-3]。然而，MMC 拓扑也存在一些缺点。由于其所有的子模块电容为悬浮状态串联在桥臂中，桥臂电流含直流分量、一倍频分量与二倍频分量，桥臂电压含直流分量与一倍频分量，因此桥臂功率含一倍频、二倍频和三倍频交流分量，这些交流分量作用在电容上，导致子模块电容电压存在波动，尤其当变换器容量提升时，需要使用较大的电容才能将子模块电容电压的波动限制在合理的范围内[4-5]。子模块电容的成本大约是整个子模块成本的1/3，而子模块电容的重量和尺寸却占整个子模块很大的比例。减小子模块电容对降低系统成本、提高变换器功率密度、实现变换器的轻型化具有重要意义，因此必须采取一定措施，以减小子模块电容[6]。……