采用橋臂電抗投切控制的MMC降電容運行方法

李　帥, 屈海濤, 趙成勇, 許建中, 曹均正

(1. 新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學), 北京市 102206; 2. 中電普瑞電力工程有限公司, 北京市 102200)

0　引言

模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)在2003年被首次提出[1],與基于晶閘管的傳統直流換流器和基于兩電平電壓源換流器的柔性直流換流器相比,具有以下優勢[2-4]:①結構的模塊化使得系統易于擴展,從而能夠實現更高的電壓等級,方便構建的冗余結構也提高了系統的可靠性;②開關頻率低,降低了開關損耗;③可以產生更多的電平數,波形質量高,無需安裝交流濾波器;④無需采用功率開關器件直接串聯成閥來提高電壓等級,對器件的要求降低,制造難度下降。

然而,MMC也存在子模塊電容電壓波動難以抑制的問題,使交流側輸出電壓出現偏差,影響波形質量[5],限制了子模塊電容值的進一步減小,而子模塊電容值與換流器體積、造價緊密相關。

針對MMC電容電壓波動的抑制,國內外學者進行了深入的研究并提出了有效的解決思路。文獻[6]對子模塊電容電壓波動的產生機理進行了詳細的數學分析,但并未提出波動抑制方案。文獻[7]針對橋臂上存在的二倍頻環流分量,設計了二倍頻環流抑制控制器,但這種方法無法應用于三相不平衡工況。文獻[8]提出了一種基于MMC環流模型的通用環流抑制控制(circulating current suppressing control,CCSC)策略,從而降低了子模塊電容電壓波動，其實現原理簡單,無需負序坐標變換和相間解耦環節,但控制精度低于負序坐標變換策略。文獻[9]設計了一種附加控制器來抑制子模塊電容電壓波動,但由于需要進行復雜的兩倍頻負序旋轉坐標變換,設計較為復雜。……