適用于混合PWM調制的MMC子模塊改進均壓控制

熊妮 曹以龍 任陽 江友華

摘要：模塊化多電平逆變器在混合PWM調制方式下，為解決傳統降頻方式導致的某些子模塊長期處于PWM狀態，造成子模塊間開關頻率不均，以致影響器件壽命等問題，提出一種基于保持因子的子模塊電容電壓改進控制方法。分析了引入保持因子后各子模塊的狀態轉換過程，及產生子模塊間頻率不均衡的原因，確定了各狀態子模塊保持因子的取值要求。仿真結果驗證了該改進均壓方法的有效性，與傳統均壓控制相比，該方法能顯著降低并且均衡各子模塊的開關頻率。

關鍵詞：模塊化多電平；混合PWM調制；保持因子；開關頻率；均壓策略

中圖分類號：TM46文獻標志碼：A

文章編號：2095-5383（2018）01-0020-07

近年來，全控型電力電子器件（IGBT，IGCT）發展迅速，使得基于電壓源換流器的高壓直流輸電（Voltage Sourced Converter HVDC，VSC-HVDC）越來越得到工業界的青睞。模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter，MMC）作為新一代拓撲，采用了子模塊級聯的多電平結構，具有模塊化設計的特點，可擴展性強且開關頻率低，適用于高壓大功率場合，是極具潛力的電壓源換流器[1-2]。

目前，MMC的調制方式主要包括脈寬調制（Pulse Width Modulation）和最近電平調制法（Nearest Level Modulation，NLM）。PWM調制法可通過空間矢量合成或載波移相的方式生成PWM波，前者隨著電平數的增高，電壓矢量數會成立方倍增加[3]。而后者的每個子模塊都需要附加一個電容電壓控制，使其應用受限[5]。對于NLM，可實現在電平上對調制波的逼近。在電平數高達幾十或幾百時，具有較好的輸出特性[6]。但當子模塊數較少時，輸出波形諧波含量較大。……