模塊化多電平變換器(MMC)的電容電壓平衡和低頻運行研究.pdf

1、模塊化多電平(MMC)變換器因具有高度模塊化、低耐壓開關(guān)器件實現(xiàn)高壓多電平輸出、可靠性高、易于冗余設(shè)計等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。MMC的工作機理為電平疊加，模塊數(shù)越多，輸出電壓電平數(shù)越多，波形質(zhì)量越好，故可省去輸出變壓器。MMC的數(shù)學(xué)模型一般分為基于能量和電容電壓兩種，注意到電容電壓的平方與電容能量為正比關(guān)系，故本質(zhì)上這兩種模型一致。本文基于電容電壓建立了MMC的簡化電路模型，并且進一步化簡得到一個功率流向明確的模型。
　　本文分析了

2、一種基于載波移相調(diào)制(CPSPWM)的僅需兩個平衡控制器的橋臂內(nèi)平衡控制，該調(diào)制量需在一個輸出基波周期內(nèi)完成補償計算。傳統(tǒng)的橋臂間電容電壓平衡控制都可以歸類為橋臂電壓“共模注入”法，在牽引機車等類似的應(yīng)用領(lǐng)域會影響電能質(zhì)量；在靜止同步補償器(STATCOM)場合因直流側(cè)懸浮會使得三相控制不獨立；也會小幅度增大橋臂器件電流應(yīng)力。本文論述了在上、下橋臂連接一個雙向半橋DC/DC變換器功率通道實現(xiàn)橋臂間電容電壓平衡，該功率通道通過移相控制的方

3、式實現(xiàn)上、下橋臂平均功率差的傳輸。目前，國內(nèi)外MMC的應(yīng)用于中高壓大功率交流傳動領(lǐng)域的研究較少，主要原因是MMC在電機啟動及低頻運行時電容電壓存在巨幅脈動。傳統(tǒng)的解決方法為“高頻注入”法，采用該方法注入的共模分量波形復(fù)雜，控制器設(shè)計困難，波形難以跟蹤，亦有文獻提出改變子模塊結(jié)構(gòu)將電容電壓脈動轉(zhuǎn)移到其它無源器件，但是均難以實現(xiàn)MMC帶電機的全速度范圍運行。注意到上、下橋臂電容電壓脈動主要分量大小相等、方向相反，可以在上、下橋臂對應(yīng)的子模塊