模块化多电平变换器研究综述-谢瑞.pdf

第31卷第12期 机 电 工 程 Vol. 31 No. 12 2014年12月 JournalofMechanicalElectricalEngineering Dec. 2014 DOI：10.3969/j.issn.1001-4551.2014.12.022 模块化多电平变换器研究综述 1 2 1 1 1 1 谢 瑞 ，胡列翔 ，徐建国 ，周志超 ，钱 锋 ，高志林 （1. 浙江省电力设计院，浙江 杭州 310012； 2. 国网浙江省电力公司，浙江 杭州 310007） 摘要：针对模块化多电平变换器（MMC）的各种子模块拓扑结构，分析了其运行方式及特点，通过解析的方法得到了其输出和环流等 效电路，并总结了各种子模块拓扑的应用场合。同时针对MMC不同的调制方法，利用精确的解析表达式对其线性度、谐波特性进行 了比较分析。针对MMC不同的电容电压平衡策略，从系统成本、控制复杂度、系统损耗分布等方面进行了比较研究。介绍了国内已 经建成的和正在建设的4条基于MMC的柔性直流输电工程，比较了这4条线路的电压等级、系统容量以及运行特点。研究结果表 明，最近电平调制法简单、易实现，一般结合排序算法实现电容电压平衡，适用于子模块数较多的场合，载波移相法的等效开关频率 较高，输出电压谐波小，可以利用闭环算法或者排序算法实现电容电压平衡，在子模块数较少时仍可适用。 关键词：模块化多电平变换器；直流输电；阶梯波调制；载波移相调制；电容电压平衡 中图分类号：TM464 文献标志码：A 文章编号：1001-4551（2014）12-1615-08 Reviewofresearchingaboutmodularmultilevelconverter 1 2 1 1 1 1 XIERui ，HULie-xiang ，XVJian-guo ，ZHOUZhi-chao ，QIANFeng，GAOZhi-ling （1.ZhejiangElectricPowerDesignInstitute，Hangzhou 310012，China； 2.StateGridZhejiangElectricPowerCompany，Hangzhou 310007，China） Abstract：Aiming at comparing the different sub-modules of modular multilevel converter （MMC），the operation process and characteristicswereanalyzed.Theequivalentcircuitsofoutputvoltageandcirculatingcurrentwereobtainedbythedetailedmathematical expressions.Alsotheapplicationsofthesedifferentsub-modulesofMMCweresummarized.Inordertocomparethedifferentmodulation strategies，the accurate expressions were calculated to analyze their linearity and harmonic characteristics. Then the performances of differentcapacitorvoltagebalancingmethodswereconcludedfromtheperspectivesofsystemcost，controllingcomplexityandsystemloss