采用载波移相调制的模块化多电平换流器电容电压平衡控制.pdf

第32卷第9期中国电机工程学报Vol.32No.9Mar.25,2012
2012年3月25日ProceedingsoftheCSEE©2012Chin.Soc.forElec.Eng.49
文章编号：0258-8013(2012)09-0049-07中图分类号：TM46文献标志码：A学科分类号：470·4031

采用载波移相调制的

模块化多电平换流器电容电压平衡控制

李笑倩，宋强，刘文华，李建国

(清华大学电机系，北京市海淀区100084)

CapacitorVoltageBalancingControlbyUsingCarrierPhase-shiftModulationofModular
MultilevelConverters
LIXiaoqian,SONGQiang,LIUWenhua,LIJianguo
(DepartmentofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China)

ABSTRACT:Theaimofthispaperwastoinvestigatethe避免计算量过大的问题。
applicationofcarrierphase-shiftmodulation(CPSM)tothe
关键词：模块化多电平换流器；底层控制；悬浮电容；电压
apparatus-levelcontrollerofmodularmultilevelconverters
平衡控制；载波移相调制
(MMC),andtoproposearelevantcapacitorvoltagebalancing
controlstrategy.Firstly,thepaperdesignedCPSMstrategyof0引言
anarmanddeducedconstraintsofmaintainingtheoutput
voltageofanarm.Secondly,thecapacitorvoltagecontrol基于电压源换流器(voltagesourceconverter，
principlewastheoreticallyanalyzedandthenaturalenergyVSC)的直流输电系统(VSC-HVDC)已经成为一种
balancingstateofanarmwasrevealed.Furthermore,additional新型的灵活输电方式，尤其适用于风力发电等远离
balancingcontrolstrategywasproposed.Experimentalresults主网的可再生能源发电的电力输送[1-6]。目前已投运
ona10kVAlaboratoryprototypeverifythevalidityofthe
的VSC-HVDC系统多采用两电平或者三电平换流
proposedcontrolmethodunderbothsteadyanddynamicstates.
Theadditionalbalancingcontrolstrategycombinedwith器，并通过开关器件串联的方式实现高电压和大容
CPSMcanguaranteedefiniteswitchingfrequencywithout量，但是存在串联器件均压等诸多问题。模块化多
costingextraswitchingloss,andcanavoidlargecalculation电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)自
efforts.
2001年提出以后就备受关注[7-9]。MMC换流器具备
KEYWORDS:modularmultilevelconverter(MMC);易扩展和模块化设计等特点[10-12]，可以有效地实现
apparatus-levelcontrol;floatingcapacitor;voltagebalancing
高电压等级下的电能变换。与链式H桥换流器不
control;carrierphase-shiftmodulation
同，MMC换流器具有公共直流侧，使其更加适用
摘要：针对模块化多电平换流器(modularmultilevel
于背靠背和轻型直流输电系统。
converter，MMC)的底层控制策略，研究载波移相调制(carrier
MMC换流器之所以具备上述优点，很大程度
phase-shiftmodulation，CPSM)方法及相应的直流电容电压
平衡控制策略。首先，以桥臂为单位设计CPSM策略，推上得益于其大规模级联的拓扑结构。因此，如何保
导出保证桥臂输出特性不变的约束条件；其次，从理论上分证其各子模块(sub-module