桥臂复用型模块化多电平换流器的拓扑及控制研究

作者：王琛; 陶建业; 王毅^*; 谭开东; 许同

来源：中国电机工程学报, 2022, 42(09): 3373-3385.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.210354

• 模块化多电平换流器
• 轻型化
• 桥臂复用
• 桥臂切换开关
• 调制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的轻型化需求,提出一种具备子模块高利用率的桥臂复用型模块化多电平换流器(arm multiplexing MMC,AM-MMC)。通过将相单元划分为上桥臂、复用桥臂和下桥臂,并利用桥臂切换开关对桥臂进行复用,AM-MMC可有效提高子模块利用率、降低子模块装配数量。为了避免桥臂切换开关的动态均压问题,设计确保AM-MMC在上、下桥臂复用模式之间平稳切换的模式切换策略。此外,根据AM-MMC拓扑特点,设计最近电平逼近调制和分段脉宽调制策略,以满足其在高压直流输电和中低压直流配用电领域的调制需求。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,AM-MMC能够顺利完成交直电压变换与能量传输,且运行效果良好。与常规MMC相比,所提AM-MMC的子模块利用率提升至66.7%,子模块装配数量降低25%,有效实现了轻型化目标。

• 单位
  新能源电力系统国家重点实验室; 华北电力大学