模块化多电平换流器（MMC）子模块均压方法研究

作     者：雷顺广 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：束洪春;钱迎春

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：MMC 子模块均压 自均压拓扑 均压回路 

摘      要：模块化多电平换流器（MMC）凭借诸多优势成为高压直流输电领域的研究热点,并被广泛的应用到海上风电外送,孤岛供电和大型新能源输电项目中。MMC拓扑结构和传统LCC拓扑结构相比具有开关损耗低、输出波形质量好和易于拓展等优势,但在实际工程应用中还存在较多关键问题亟待解决,例如子模块电容电压均衡问题及相间环流抑制问题等,围绕相关关键问题的研究对指导工程实际应用具有重要意义。MMC结构具有各个子模块之间相互独立的特点,在系统运行时,各个子模块充电时间和子模块电容参数不尽相同等原因会导致子模块电容电压不均衡,产生电压波形畸变、相间环流和谐波,增加系统的运行损耗,对系统稳定运行造成严重影响,甚至崩溃停止运行。针对MMC子模块电容电压均衡问题,本文首先建立了MMC数学模型,对电容电压不平衡的原理进行了详细分析,并对MMC调制策略进行了详尽的介绍。在基于MMC拓扑特点分析的基础上,提出了一种双向自均压拓扑结构,该拓扑结构打破了传统MMC结构子模块电容间相互独立的特点,在子模块间增加了能量通路,当相邻子模块电容电压不平衡时,能量通过均压回路从电容电压高的子模块流向电容电压低的子模块,进而实现平衡MMC子模块电容电压的效果。为了降低双向自均压MMC拓扑的成本、增加可靠性。本文在双向自均压MMC拓扑的基础上进行了改进,利用二极管代替双向自均压拓扑中的IGBT,减少了工程造价成本,提升了系统可靠性。通过MATLAB仿真验证,该拓扑具有良好的均压效果。