郭燚，王超，解文祥

上海海事大学 物流工程学院，上海 201306

0 引 言

随着船舶排水量和主尺度的增加，船用中压直流电力系统已成为当前电力推进船舶领域的研究热点[1]，其中推进变频器的性能对全船电力系统的可靠性具有重要影响。相较于传统的多电平变频器而言，模块化多电平变换器（modular multilevel converter，MMC）具备模块化和可拓展性的优点，这将带来良好的谐波性能和故障处理能力，所以MMC 已成为中高压交流调速系统的研究热点[2]。

目前，MMC 在输电控制、中压电机控制和电能质量改善控制等领域的应用较为广泛，其控制方法分为经典控制类和模型预测控制类[3]。Spichartz等[4]分析了MMC 在船舶推进系统的应用现状，其中西门子和ABB 都选择了经典控制法。邵德东等[5]采用经典控制法建立了基于MMC 驱动的船舶推进系统，填补了该领域的空白，但其存在设计复杂、调试时间长等缺点。郭燚等[6]在文献[5]的基础上加入了飞跨电容，采用经典控制法解决了共模电压过大的问题，但其控制方法仍然属于经典控制类，同样存在设计复杂、调试时间长的问题。Kumar 等[7]和Zhao 等[8]采用经典控制法解决了MMC 驱动电机低速时的电容电压不平衡问题。Li 等[9]建立了基于MMC 整流的船舶中压直流永磁发电机仿真系统，并采用了经典控制法实现了MMC 控制。Sharma 等[10-11]采用模型预测法实现了控制MMC 驱动低压永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM），但尚未解决MMC 驱动中压电机时转矩脉动过大的问题。相较于经典控制法，模型预测法更为简单，且其无需采用PI 调节，因此可以简化系统设计、减少系统的参数整定，从而节省系统调试时间[12]。……