荣飞，潘烙，徐爽，杨光源，周诗嘉

(1. 湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082；2. 中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，广州510663；3. 南方电网科学研究院，广州510663)

0 引言

随着化石能源匮乏和环境污染问题日趋严重，新能源发电技术受到广泛关注，同时风电在电网中的渗透率也不断提高[1]。由于风机容量的不断扩大，风电变流器受开关器件的耐压等级的限制，目前多采用多电平的形式来实现大功率风机并网[2]。文献[3]采用了一种三电平背靠背二极管钳位型变流器，实现了中压风机并入三相交流电网。由于电平数较少，若要实现中高压需要额外接入变压器，从而增加了系统体积和成本[4]。文献[5]搭建了基于级联H桥(cascaded H-bridge，CHB)的多电平直驱永磁风力发电系统，CHB通过将多个耐压等级低的H桥串联起来实现高压输出，安装、维护简单。但每个子模块都需要配备独立的直流电源，且需设计相应容量的多绕组移相变压器，成本和系统体积太大。文献[6]采用背靠背模块化多电平变流器(back-to-back MMC，BTB-MMC)实现了直驱永磁风机并网。MMC是近年研究出的一种新型多电平拓扑。与传统两电平和三电平变流器相比，MMC具有输出电压等级高、功率器件应力低、冗余性好、可拓展性强的特点，无需变压器即可直接并网，已广泛应用于中、高压场合[7]。但MMC低频时存在子模块电容电压波动问题，可通过高频注入法和功率通道法解决该问题，前者会增加器件电流应力和系统损耗，后者会增加控制复杂度[8 - 10]。

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