曹鑫巍，任文明，王炜信

（中国航空综合技术研究所，北京 100028）

0 引言

自模块化多电平变换器（MMC）的拓扑结构被提出以来，在高压直流输电系统中得到广泛应用［1-5］。与基于半控型器件的电网换相变换器相比，MMC 具有更加优越的模块化特性、可靠性、电能输出质量以及可延展性等［6］。基于半桥子模块（HBSM）的MMC（HBSM-MMC）结构最为简单，成本低，运行效率高，但是不具备直流故障隔离与穿越能力［7-9］。学术界提出了多种具备直流故障处理能力的子模块拓扑［10-13］，基于全桥子模块（FBSM）的MMC（FBSM-MMC）结构因具有拓扑结构更加简单、输出电平数较多等特点，获得广泛应用与推广［12］。但相较于HBSM-MMC，FBSM-MMC 需要更多的开关器件，从而带来了更高的导通损耗与系统成本。

为了同时兼顾MMC 的较高运行效率与直流侧故障处理能力，通过将HBSM-MMC 各桥臂中的部分HBSM 用FBSM 替代，得到了基于HBSM 与FBSM 的混合MMC［14-16］。在高压直流输电系统中，当出现恶劣的天气或系统绝缘设备故障等异常情况时，需要降低直流电压以保证高压直流输电系统的可靠运行，混合MMC 将在过调制状态（交流侧相电压幅值高于直流侧电压的一半）下持续传输有功功率，交流电网电压保持不变，直流侧电流保持不变。当直流电压降低超过一定范围时，混合MMC 中2 种子模块的电容电压将无法保持平衡，其中一种子模块电容由于过度充电，电压不断升高，另一种子模块电容由于过度放电，电压不断降低，最终混合MMC 将因电容故障触发保护系统而停运［14］。

为了抑制混合MMC 过调制运行中电容电压不平衡现象的发生，已有的解决方法包括减小功率因数［14］、增加FBSM 数量的比例与基频无功环流注入［17］以及二次谐波环流注入［18-19］等。……