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模块化多电平换流器调制策略研究
模块化多电平换流器调制策略研究
摘要：
随着电力系统的发展和电能质量的要求不断提高，模块化多电平换流器（MMC）作为一种高性能、高可靠性的电力电子装置被广泛应用于直流输电、降压变流、电力质量控制等领域。调制策略是实现MMC各级输出电压波形合成的关键技术之一。本文以MMC的调制策略为研究对象，深入探讨了现有的调制策略方法，包括传统的相位移调制（phase-shiftedmodulation）、均衡零序发生器调制（equidistantcarrierphase-shiftedmodulation）以及基于关键价值准则的调制策略（k-selectiveharmoniceliminationmodulation）。对比分析了各种调制策略的优缺点，提出了一种改进的调制策略。最后，通过MATLAB仿真验证了改进的调制策略在MMC中的性能和有效性。
关键词：模块化多电平换流器，调制策略，相位移调制，均衡零序发生器调制，k-selectiveharmoniceliminationmodulation，MATLAB仿真
1.引言
模块化多电平换流器是一种基于单元连接的电力电子装置，由多个拓扑单元组成。每个拓扑单元都由一个电压源、一对开关管和一个电容组成。MMC能产生多级电压波形来合成所需电压，从而实现高频交流电的控制。调制策略是确定MMC各级输出电压波形的方法，直接影响着MMC的性能和效能。
2.传统调制策略
2.1相位移调制
相位移调制是一种传统的MMC调制策略，其通过调整每个拓扑单元的开通时间来生成不同的电平波形，从而实现对MMC输出电压的控制。然而，相位移调制存在输出电压谐波含量较高的问题，且对于需求变化不敏感，因此在实际应用中有一定局限性。
2.2均衡零序发生器调制
均衡零序发生器调制是一种改进的相位移调制方法。通过引入零序发生器，均衡零序发生器调制能够消去相位移调制带来的零序电压，从而改善MMC输出电压的波形质量。然而，该方法需要精确计算每个拓扑单元的开通时间，复杂度较高。
3.改进调制策略
基于关键价值准则的调制策略是目前研究较多的一种MMC调制策略。该方法通过最小化特定谐波的电压变化，实现对MMC输出电压波形的优化。本文在此基础上提出了一种改进的调制策略，通过引入权重因子来平衡各个谐波的优化目标，从而增强了系统的鲁棒性和适用性。
4.仿真结果与讨论
为了验证改进的调制策略的有效性，本文采用MATLAB进行了仿真实验。通过对比分析改进调制策略与传统调制策略的性能，结果表明，改进调制策略在减小谐波含量、提高输出电压质量等方面有明显优势。同时，改进调制策略对于需求变化也具有较强的适应性。
5.结论
本文对模块化多电平换流器的调制策略进行了深入研究，并提出了一种改进的调制策略。通过MATLAB仿真验证了改进调制策略的性能和有效性。未来的研究可进一步探索其他调制策略的优化方法，以进一步提高MMC的性能和效能。