模块化多电平换流器环流抑制控制器设计_屠卿瑞.pdf
第34卷第18期Vol．34No．18
2010年9月25日Sept．252010
模块化多电平换流器环流抑制控制器设计
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屠卿瑞徐政管敏渊郑翔张静
（1．浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027；2．浙江电力调度通信中心浙江省杭州市310007）
摘要：为抑制模块化多电平换流器（modularmultilevelconverterMMC）内部的三相环流在
MMC内部数学模型的基础上采用二倍频负旋转坐标变换将换流器内部的三相环流分解为
2个直流分量并设计了相应的环流抑制控制器（circulatingcurrentsuppressingcontroller
CCSC）从而消除了桥臂电流中的环流分量大大减小了桥臂电流的畸变程度使其更逼近正弦波。
最后通过SCAD／EMTDC搭建了包含该附加控制器的MMC仿真模型结果证明所提出的控制
方法可以在不用增大桥臂电抗值的情况下有效地抑制换流器的内部环流同时不会对MMC外部
输出的交流电压和电流产生负面影响。
关键词：模块化多电平换流器；环流抑制控制器；二倍频负旋转坐标变换
0引言此必然会MMC的三相桥臂间产生环流从而使
正弦的桥臂电流波形发生畸变。文献［9］指出这个
近年来模块化多电平换流器（modular
二倍频的环流分量会增大桥臂电流的有效值进而
multilevelconverterMMC）中压和高压场合的
增大损耗。即使不考虑环流导致的对器件额定容量
应用得到了广泛关注。MMC是西门子公司提出的
要求的提高如果对这个电流不加控制也会引起暂
一种采用多个子模块级联的多电平电压源换流器拓
态过程中的不平衡与扰动。文献［13-14］对环流的
扑。由于其采用了子模块级联的多电平结构各子
产生机理进行了详细研究指出可以通过适当增大
模块的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）不需要同时导
桥臂电抗的取值将内部环流的大小限制一定的
通或关断从而有效避免了高压直流输电等领域
范围内。但仅采用增大桥臂电抗的方式只是被动
应用时数百个电力电子器件直接串联所带来的动
［1-2］地增大了环流阻抗不可能完全消除环流并且这种
态均压问题。MMC拓扑最早由文献［3］报道后
方法实际工程应用中的成本较高。本文提出了一
就引起了学术界的重视而后文献［1-24-7］详细阐
种专门用于抑制环流的附加控制器可以不增加
述了MMC的基本原理和运行方式。文献［8］将脉
桥臂电抗的情况下将MMC内部环流抑制非常
宽调制（WM）技术用于MMC的调制并进行了现
低的水平基本消除了桥臂电流的波形畸变。
场实验。文献［9］提出了MMC