MMC的电容电压纹波效应及其对换流器优化设计的影响分析

作者：宋强^*; 孟经伟; 周月宾; 许树楷; 杨柳; 王凯伦

来源：电网技术, 2021, 45(11): 4478-4490.

DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2021.1278

• 模块化多电平换流器
• 电容电压波动
• 纹波效应

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)子模块上存在电容电压波动,是影响MMC分析和设计的重要因素。现有研究通常只关注电容电压纹波给器件电压应力和桥臂内部环流带来的影响,很少关注其对MMC交、直流端口输出特性的影响。揭示了电容电压纹波对交流输出电压和电容电压直流分量的影响机理,提出了基于标幺值的纹波效应偏差解析计算模型,可以根据运行工况准确求解出交流参考电压和子模块电容电压直流分量。在交流输出侧,计及纹波效应偏差影响可以扩大MMC线性调制区,提高MMC交流侧额定电压,降低桥臂额定电流。对于子模块电容电压,纹波效应给电容电压直流分量带来的偏差起到了降低电容电压峰值的作用,可以降低所需电容值。计及纹波效应偏差影响的参数优化可以使MMC的成本、体积和损耗都得到相应的下降,尤其是可以使电容用量得到大幅下降,使MMC的体积和成本得到显著优化。数字仿真结果验证了所提出的纹波效应理论及优化设计方法。

• 单位
  南方电网科学研究院有限责任公司; 清华大学; 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室