具有飛跨電容輔助橋臂的五電平高壓并網逆變器

魏米蘭, 曾翔君, 汪　航, 謝　靜, 龔德林

(西安交通大學電氣工程學院, 陜西省西安市 710049)

0　引言

目前,在超大功率(5 MW以上)直驅風能變換系統(WECS)中,中高壓多電平或多模塊全功率變換器由于可以提高輸出電壓、降低電流、實現無升壓變壓器并網等特點而受到越來越多的重視[1-2]。對于多模塊變換器,模塊化多電平換流器(MMC)和級聯H橋的電壓源換流器(CHB-VSC)拓撲被廣泛的研究。MMC的每相橋臂均由多個子模塊級聯而成,這使得其具有拓展性強、設計靈活以及易于投入工程實際的優點。除此之外,MMC輸出電平數隨子模塊數的增加而增加,在多電平輸出情況下,具有輸出電壓諧波含量較低的優點。雖然MMC及其衍生的拓撲具有上述優點,但MMC在運行過程中由于電容電壓存在交流脈動以及不均衡的情況,會產生相間環流,該環流會引起負序分量,造成相電流的不平衡。為了消除環流的影響并保持相間能量的平衡,需要引入復雜的環流抑制方法,比如文獻[3]提出的改進載波移相調制策略。同時每個子模塊都需要一個直流電容,并且為了平抑低頻電壓的脈動,電容的容量選擇比較大,這將導致變流器的體積和成本比較高[4-5]。另外,MMC的每個橋臂都需要兩個濾波電感,且由于有直流電流流過,存在直流偏磁的問題。

CHB-VSC是通過基本的H橋單元級聯來實現高電壓,但在功率傳輸過程中,每個單元需要一個變壓器或多繞組發電機來提供獨立直流電源,直流電源的獲得比較困難,而且該種拓撲不易實現四象限運行,使系統的構成和控制方法比較復雜[6-7]。……