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摘要
[目的]柔性直流的快速发展为MMC(Modular Multi-Level Converter，模块化多电平变流器)拓扑确定了实践支撑。文章以半桥MMC换流器为例，研究MMC稳态电容电压波动、谐波交互规律及桥臂开关函数的关系，以对MMC系统设计、控制策略给予理论支持。[方法]通过建立子模块电容电压、桥臂开关函数的解析表达式，得到MMC换流器上下桥臂能量波动及电容电压波动的数学近似表达式，进而研究了上下桥臂电流、交流阀侧、直流侧中各次谐波的分布规律及相间环流的正负序关系，基于谐波公式得到二次环流的估算方法；进一步，采用变量对照法研究了桥臂开关函数、子模块电容电压随阀侧功率因数、子模块电容大小的变化关系；最后基于实际工程参数搭建了详细的PSCAD/EMTDC模型，开展了理论解析与离线仿真的一致性对比。[结果]研究表明：MMC相间环流只含偶数次谐波，且其中6k+2次环流呈负序、6k+4次环流呈正序、6k次环流呈零序特性，同时稳态下MMC阀侧出口交流电压电流只含奇数次谐波，MMC直流侧电压电流只含偶数次谐波，且在功率因数角φ<0的某些范围内桥臂开关函数峰值会大于1，在低功率因数下子模块电容电压波动峰值大于高功率因数下的波动。[结论]可由此开展换流器电容容值的选型设计及暂稳态策略研究，并通过理论解析掌握MMC拓扑的运行本征特性。
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单位南京南瑞继保电气有限公司
