模块化多电平换流器闭环均压策略研究.pdf

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1、第46卷第9期电力电子技术Vo1．46，No．920l2年9月PowerElectronicsSeptember2012模块化多电平换流器闭环均压策略研究司志磊，张兴，董文杰(合肥工业大学，安徽合肥230009)摘要：模块化多电平换流器(MMC)以其模块化结构、易于扩展及无需变压器等优点成为近年来的研究热点。子模块电容电压的稳定对MMC稳定运行至关重要，然而MMC各子模块电容电压均衡是MMC的难点。这里介绍了一种基于环流控制桥臂总能量和上下桥臂均衡能量的闭环均压控制方案。通过桥臂总能量控制器和能量均衡控制器来均衡子模块电容电压，确保子模块电容电压处于相同变化范围，保证MMC稳定运行

2、。基于该策略搭建了单相五电平Maflab仿真和实验平台。实验和仿真结果验证了所述闭环均压策略的有效性。关键词：换流器；闭环控制；总能量控制器；能量均衡控制器中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)09—0058—03Closed-loopPressureControlofModularMultilevelConverterSIZhi—lei，ZHANGXing，DONGWen-jie(HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Themodularmultilevelconverte

3、r(MMC)isahighlyattractiveconverterduringrecentyearsforitshighmod-ularity，possibilitytobeextendedtohigherlevelsandtransformerless．Thestabilityofthesub—modulecapacitorvolt·agesisessentialforthestableoperationoftheMMC．Butthebalanceofthesub—modulecapacitorvoltagesisadiffi-cultyfortheMMC．Aecordin~t

4、otcirculatingcurrent，thispaperpresentsaclosed·loopcontrolmaneuverthroughthecontrollingofthebridgeaITlltotalenergyandthebalanceenergyofthebridgeann．Itcanbalancethecapacitorvolt-agesthroughthetotalenergycontrollerandthebalanceenergycontroler，ensurethatthecapacitorvoltageofthesub—modulesinthesame

5、range，toensuretheMMCstableoperation．Single—phasefive-levelMatlabsimulationplatformandexperimentalplatformalebuiltbasedonthestrategy．Thevalidityoftheproposedmethodisverifiedbysimula—tionandexperiment．Keywords：converter；closed—loopcontrol；totalenergycontroller；balanceenergycontmHer引言且提供一个公共直流侧，易

6、实现背靠背结构。子模块电容电压是MMC稳定运行的重要参数。此处介近年来，随着全控型电力电子器件的迅速发绍了一种基于环流控制的闭环均压策略。仿真和展，电压源换流器在中等电压等级，兆瓦功率等级实验验证了该策略的有效性。的工业应用领域中得到了广泛关注。尤其是以电压源换流器为核心的柔性直流输电(VSC—HVDC)2MMC拓扑结构及工作机理系统．在可再生能源并网、孤岛供电、异步交流电2．1换流器拓扑结构网互联、城市电网供电等领域具有较强优势[1]。目图1示出模块化多电平换流器拓扑结构。前已投运的VSC—HVDC大多采用两电平VSC或三电平VSC拓扑。尽管这两种拓扑在工业上已应用成熟．但依然存

7、在着局限性。MMC由德国学者于2001年提出，基于MMC的柔性直流输电工程于2010年投运。MMC采用模块化设计，易于扩展，多电平输出减小了输出电压谐波含量和电磁干扰，无需滤波器和变压器；并C。定稿日期：2012—04—28相单元作者简介：司志磊(1987一)，男，河南安阳人，硕士研究生，图1模块化多电平换流器拓扑结构研究方向为控制理论与控制工程。Fig．1Thetopologystructureofmodularmultilevelconverter58模块化多电平