基于模块化多电平换流器的静止无功补偿装置的研究
基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究
基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究一、本文概述随着能源结构的转型和电力电子技术的快速发展，直流配电网，特别是基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）的柔性直流配电网，逐渐成为未来智能电网的重要组成部分。
然而，与传统的交流配电网相比，直流配电网的故障特性和保护策略存在显著差异，这使得故障定位和保护配置面临诸多挑战。
因此，本文旨在深入研究基于MMC的柔性直流配电网的故障定位及保护配置问题，以提高电网的安全性和稳定性。
本文首先对柔性直流配电网的基本结构和工作原理进行介绍，重点阐述MMC的工作原理及其在直流配电网中的应用。
在此基础上，分析柔性直流配电网中可能出现的故障类型及其特性，包括线路故障、换流器故障等。
接着，本文深入探讨现有的故障定位方法，如行波法、阻抗法等，并分析其在柔性直流配电网中的适用性。
同时，针对柔性直流配电网的故障特性，研究适用于该系统的保护配置方案，包括过流保护、欠压保护等。
本文还将通过仿真实验和实际案例分析，对所提出的故障定位方法和保护配置方案进行验证。
通过仿真实验，模拟不同故障场景下电网的动态行为，评估故障定位方法的准确性和保护配置方案的有效性。
结合实际案例，分析故障发生的原因和处理过程，为实际工程应用提供参考。
本文旨在通过理论分析和实验研究，为基于MMC的柔性直流配电网的故障定位及保护配置提供有效的解决方案，为推动直流配电网技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。
二、MMC技术及其在柔性直流配电网中的应用模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）是一种新型的高压大功率电力电子变换技术，由德国学者R. Marquardt和A. Lesnicar于2002年首次提出。
MMC由多个结构相同、相互独立的子模块（Sub-Module，SM）级联而成，通过控制子模块的投入与切除，可以灵活地调节输出电压的幅值和极性，从而实现直流电网的灵活、高效、可靠运行。
柔性直流配电网的若干问题研究
柔性直流配电网的若干问题研究一、本文概述随着能源结构的转型和电力电子技术的快速发展，柔性直流配电网作为一种新兴的配电方式，受到了广泛关注。
其独特的优势，如能够灵活控制潮流、实现多源协调互补、适应分布式新能源接入等，使得柔性直流配电网在解决传统配电网面临的一系列问题上展现出巨大潜力。
柔性直流配电网在实际应用中仍面临诸多问题和挑战，如系统稳定性、经济性、控制策略、保护技术等方面的问题，亟待解决。
本文旨在深入研究柔性直流配电网的若干关键问题，通过对现有文献的梳理和分析，结合国内外相关研究成果，探讨柔性直流配电网的理论基础、技术难点和发展趋势。
文章首先对柔性直流配电网的基本原理和主要特点进行概述，然后重点分析其在运行控制、保护技术、经济性评估等方面的关键问题，并提出相应的解决方案和策略。
文章还对柔性直流配电网的未来发展方向进行展望，以期为我国配电网的升级改造和新能源消纳提供理论支持和实践指导。
二、柔性直流配电网的基本原理与关键技术柔性直流配电网采用基于电压源型换流器（VSC）的直流配电系统，通过PWM（脉宽调制）技术实现直流电压的灵活控制。
VSC换流器通过调整其输出电压的幅值和相位，能够独立地控制有功功率和无功功率，从而实现对配电网的灵活控制。
VSC换流器还具有快速响应、易于扩展和模块化等优点，使其成为构建柔性直流配电网的理想选择。
（1）VSC换流器技术：VSC换流器是柔性直流配电网的核心设备，其性能直接影响整个配电网的运行效率和稳定性。
研究高效、可靠的VSC换流器技术是柔性直流配电网发展的关键。
（2）直流保护技术：由于直流配电网的故障特性与交流配电网存在显著差异，传统的交流保护方法无法直接应用于直流配电网。
需要研究适用于直流配电网的故障检测、隔离和恢复技术，以确保配电网的安全稳定运行。
（3）直流配电网的规划与优化技术：随着分布式电源和电动汽车等直流负荷的快速发展，直流配电网的规划与优化问题日益突出。
需要研究考虑多种因素的直流配电网规划方法，以及基于多目标优化的配电网运行控制技术，以实现配电网的经济性、可靠性和环保性的协调优化。
新型模块化多电平换流器的设计与应用
第50卷第1期电力系统保护与控制Vol.50 No.1 2022年1月1日Power System Protection and Control Jan. 1, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.201639新型模块化多电平换流器的设计与应用于 飞，王子豪，刘喜梅(青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东 青岛 266061)摘要：随着电力系统电压等级的不断升高，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)桥臂中串联的子模块数量增多，硬件成本升高，制约了其在直流输电系统中的发展。
针对这些问题，通过分析多电平换流器和现有的阶调式模块化多电平变换器(Gradationally Controlled Modular Multilevel Converter, GC-MMC)的工作原理，提出了一种新型的换流器。
为了解决新型逆变器的电容电压平衡问题，提出了一种适用于新型逆变器的新型稳压算法。
最后在Matlab/Simulink环境下搭建了双端标幺值控制的柔性直流输电系统，将新型逆变器应用于系统中进行了验证。
仿真结果表明，新型换流器输出电平数量比普通MMC多，输出交流侧和直流侧的波形质量达到直流输电要求。
通过对新型逆变器和普通MMC分别进行成本计算，结果表明新型逆变器的建设成本大大少于普通MMC。
关键词：模块化多电平换流器；阶调式多电平逆变器；阶调式模块化多电平变换器；电容电压平衡算法A gradationally controlled modular multilevel converter and its applicationYU Fei, W ANG Zihao, LIU Ximei(College of Automation & Electric Engineering, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266061, China)Abstract: With the increasing voltage level of power systems, the number of serial sub-modules in the bridge arm of a modular multilevel converter (MMC) increases, and the hardware costs increase. This restricts its development in the direct current transmission system. In order to solve these problems, a new type of converter is proposed by analyzing the working principle of a multi-level converter and the existing gradationally controlled modular multilevel converter (GC-MMC). In order to solve the problem of capacitor voltage balance of the new inverter, a new voltage regulation algorithm suitable for the new inverter is proposed. Finally, in the Matlab/Simulink environment, a flexible HVDC transmission system based on the new inverter's double-terminal SCM unit value control is built and verified. The simulation results show that the output level of the new converter is more than that of the common MMC, and the quality of the waveform of the output AC and DC side can meet the requirements of DC transmission. Through the cost calculation of the new inverter and the common MMC respectively, the results show that the construction cost of the new inverter is much less than the common MMC.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 61803219).Key words: MMC; gradationally controlled multi-level inverter; GC-MMC; capacitor voltage balancing controlled algorithm0 引言随着电力系统的不断发展，电力系统的规模也在不断扩大，直流输电[1-3]已经成为我国电力输电的重要组成部分。
模块组合多电平变换器的研究综述
模块组合多电平变换器的研究综述一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，多电平变换器作为一种高效、可靠的电力转换方式，在能源转换、电机驱动、电网接入等多个领域得到了广泛应用。
其中，模块组合多电平变换器因其模块化设计、易于扩展和维护等优点，受到了广泛关注。
本文旨在对模块组合多电平变换器的研究进行全面的综述，以期为相关领域的研究人员提供有价值的参考。
本文将介绍模块组合多电平变换器的基本原理和分类，包括其基本结构、工作原理以及常见的拓扑结构。
在此基础上，将重点分析模块组合多电平变换器的性能特点，如输出电压波形质量、效率、动态响应等，以及其在不同应用场合中的优势和局限性。
本文将综述模块组合多电平变换器的关键控制技术，包括调制策略、均压策略、故障诊断与容错控制等。
这些控制技术对于提高变换器的性能、稳定性和可靠性具有重要意义。
通过对现有研究成果的梳理和评价，本文旨在为相关研究人员提供有关模块组合多电平变换器控制技术的全面认识。
本文将展望模块组合多电平变换器的研究趋势和前景。
随着新能源、智能电网等领域的快速发展，模块组合多电平变换器将面临更多的应用需求和挑战。
本文将对未来的研究方向和潜在的应用领域进行探讨，以期为相关领域的研究和发展提供有益的启示。
二、多电平变换器的基本原理与分类多电平变换器是一种电力电子装置，其核心思想是通过产生多个不同的直流或交流电平，以实现对输出电压或电流的精细控制。
这种变换器在高压大功率应用场合中特别受欢迎，因为它能有效减少开关过程中的电压和电流应力，从而降低开关损耗，提高整体系统效率。
多电平变换器的基本原理在于利用多个独立或相互关联的电压源或电流源，生成多个不同的电平。
通过合适的控制策略，这些电平可以被有效地组合和切换，从而实现对输出电压或电流的精确控制。
与传统的两电平变换器相比，多电平变换器在电压和电流波形上更为平滑，产生的谐波分量更少，对电网的污染也更小。
中性点钳位型（NPC）：NPC多电平变换器通过在直流侧引入多个电容器，并将它们与开关管相连，形成多个电平。
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网规模的扩大，柔性直流输电技术（MMCHVDC）因其高效率、高可控性和良好的故障穿越能力而成为现代电网的重要组成部分。
本文旨在深入探讨MMC型柔性直流输电系统的建模方法、安全稳定特性分析以及故障穿越策略，以期为实际工程应用提供理论支持和策略指导。
本文将详细阐述MMCHVDC系统的基本原理和结构特点，为后续建模和分析奠定基础。
本文将重点探讨MMCHVDC系统的数学建模方法，包括其交流侧和直流侧的动态模型，以及控制器的设计。
这部分内容将采用现代控制理论，结合仿真软件进行模型验证，确保模型的准确性和实用性。
在安全稳定分析部分，本文将基于所建立的模型，分析MMCHVDC 系统在各种运行条件下的稳定性，包括正常运行、负载变化和故障情况。
特别地，本文将重点研究系统在直流侧和交流侧故障时的响应特性，以及这些故障对系统稳定性的影响。
本文将提出一套完整的故障穿越策略，以增强MMCHVDC系统在电网故障时的鲁棒性和稳定性。
这些策略将涵盖故障检测、故障隔离、系统恢复等多个方面，旨在确保系统能够在各种故障情况下保持稳定运行，最大限度地减少故障对电网的影响。
总体而言，本文的研究成果将为MMC型柔性直流输电系统的设计、运行和控制提供重要的理论参考和实践指导，有助于推动该技术在智能电网和可再生能源领域的广泛应用。
2. 型柔性直流输电系统概述MMC（Modular Multilevel Converter）型柔性直流输电系统，作为一种新型的电力电子输电技术，以其独特的模块化设计和优越的电力调节能力，近年来在高压直流输电（HVDC）领域受到了广泛关注。
该系统主要由多个子模块组成，每个子模块包含一个绝缘栅双极晶体管（IGBT）和反并二极管，以及相应的电容器。
通过控制IGBT的开关状态，可以实现对电压的精确控制，从而实现有功和无功的独立控制。
基于新型模块化多电平变换器的五电平PWM整流器
基于新型模块化多电平变换器的五电平PWM整流器一、本文概述随着电力电子技术的不断发展，多电平变换器已成为现代电力系统中重要的研究方向之一。
模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter, MMC）因其高电压、大容量的特性，在高压直流输电（HVDC）、风力发电和电机驱动等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研究一种基于新型模块化多电平变换器的五电平PWM（脉冲宽度调制）整流器，通过对其拓扑结构、工作原理和控制策略的分析，为现代电力电子系统的优化设计与稳定运行提供理论支持和技术指导。
本文首先介绍了模块化多电平变换器的基本原理和五电平PWM整流器的拓扑结构，阐述了其在现代电力电子系统中的重要性和优势。
接着，详细分析了五电平PWM整流器的工作原理，包括其调制策略、开关状态切换以及功率因数校正等方面。
在此基础上，本文提出了一种适用于五电平PWM整流器的控制策略，旨在实现高效、稳定的能量转换和电网接入。
本文还对五电平PWM整流器的性能进行了仿真和实验研究，验证了其在实际应用中的可行性和有效性。
通过对比传统整流器与五电平PWM整流器的性能，本文进一步证明了新型模块化多电平变换器在提升电力电子系统性能、降低谐波污染和提高能源利用效率等方面的优势。
本文的研究对于推动模块化多电平变换器和五电平PWM整流器在现代电力电子系统中的应用具有重要意义。
通过对其拓扑结构、工作原理和控制策略的研究，有望为电力电子技术的发展提供新的思路和方向，为现代电力系统的智能化、绿色化和高效化提供有力支持。
二、模块化多电平变换器原理及特性分析随着电力电子技术的不断发展，模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter, MMC）已成为高压大功率应用中的关键设备。
MMC以其独特的结构设计和灵活的扩展性，在电力系统中得到了广泛应用。
本文所研究的五电平PWM整流器，正是基于MMC的一种实现方式。
基于Rt-Lab的模块化多电平换流器实时仿真
基于Rt-Lab的模块化多电平换流器实时仿真于飞;张群;刘喜梅【摘要】基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电方式,由于其开关器件的数量是传统两电平或三电平换流器的几百倍,故传统的仿真软件需要花费更长的时间才能得到结果.系统仿真时间的显著增加使得系统仿真的时效性和实用性大大降低.为此引入实时仿真平台RT-Lab,减少系统仿真在柔性直流输电系统开发周期中所占比例.并通过同一种控制算法在RT-Lab和Matlab下的仿真进行了验证,结果表明RT-Lab能够显著地减少系统仿真时间,并保证运行结果的有效性和精确性.%Flexible DC transmission system based on modular multi-level convertor due to its inherent advantages reciving more and more attention . But the number of switching devices is hundreds of times of the traditional two-level or three-level convertor , so the tradional simulation software will take more time to get result. Because of the time of system simulation significantly increased, so the timeliness and practicality of system simulation is greatly reduced. Using the real-time simulation platform RT-LAB to reduce the proportion of system simulation in flexible DC transmission system development cycle. And verified through the same control algorithm simulation in RT-LAB and Matlab, the results show that RT-LAB can significantly reduce the simulation time, and ensure effectiveness and accuracy of the result.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】5页(P541-545)【关键词】MMC;RT-Lab;直接控制;实时【作者】于飞;张群;刘喜梅【作者单位】青岛科技大学自动化与电子工程学院,山东青岛266042;许继集团有限公司直流输电系统公司,河南许昌461000;青岛科技大学自动化与电子工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TP393;TP391.7与传统两三电平拓扑结构相比，多电平换流器技术能够有效的改善输出波形并能够降低开关损耗。
基于DSP的SVG无功补偿装置研究
基于DSP的SVG无功补偿装置研究无功补偿技术在电力系统中扮演着重要的角色，能够提高系统的稳定性和可靠性。
现如今，随着电力系统负荷的增加和电力质量的要求越来越高，无功补偿技术也得到了广泛的关注和研究。
本文将针对基于数字信号处理（DSP）技术的静止无功发生器（SVG）无功补偿装置进行研究。
首先，文章介绍了SVG的工作原理。
SVG是一种通过电力电子器件实现的无功补偿装置，能够快速响应电力系统的无功需求。
其主要由PWM变换器、电流控制器和电压控制器组成。
通过控制PWM变换器的开关状态，实现对电力电子器件的控制，进而实现对电压和电流的调节，从而实现无功补偿。
同时，文章还介绍了SVG的主要特点，如快速响应、高精度、无电压波动等。
接着，文章详细介绍了基于DSP技术的SVG无功补偿装置的设计和实现。
DSP作为一种高性能的数字信号处理器，能够提供强大的计算和控制能力，非常适合用于无功补偿装置的控制。
文章以TMS320F2812作为控制器，采用C语言进行编程，实现了无功补偿装置的控制算法。
通过对电力系统的无功需求进行实时监测和分析，基于DSP的SVG无功补偿装置能够快速响应系统需求，并实时调节电流和电压，实现无功补偿。
最后，文章对基于DSP的SVG无功补偿装置进行了实验验证。
通过搭建实验系统，模拟电力系统的运行情况，对基于DSP 的SVG进行了性能测试。
实验结果表明，基于DSP的SVG无功补偿装置能够快速响应系统需求，有效地补偿无功功率，提高系统的功率因数和电压稳定性。
综上所述，基于DSP的SVG无功补偿装置具有快速响应、高精度和无电压波动等特点，能够有效改善电力系统的无功功率问题。
未来，我们可以进一步研究基于DSP的SVG的优化设计和控制算法，提高其性能和稳定性，为电力系统的无功补偿提供更好的解决方案。
模块化多电平换流器的技术研究综述_刘恒门
基 于分 层控 制 思 路 的子 模 块 电容均 压 策 略在 调 制信 号 的基 础 上 分 别 二 加相 间电压平 衡控 制信号 、 桥 臂电压 平衡 控制 信 号 以及 独 立 电 压平 衡 控 制信号 , 以保证各子 模块 电容 电压在 三相之间 , 各相 上 、 下桥臂 之间以及 各桥臂 内部子 模块 电容平 均分配 。
基本结构图
因此 , 与
' 等 电位 ,
、
`
2 013 年
月
三相 上 、 下桥臂的 电感
可 以当做并联处理 。并且由 、 式所示规律输 出 电压 , 。 和 。 可知 ,
电压的调 节依靠直 流总 线 电压或移相 角 , 动态 调节 困难 且 开关次数 的 多少受 电容 电压平衡控 制影响 , 损 耗 不一 定 明显减少 。
吕皿 甘
【 ` 朋
因此系统故障穿越能力得到提高 。 基于上述优点 , 有关 主 要 工作是 对 的研 究日渐增 多 , 本文的 的工作 机理 加 以分析 , 并对 目前 的
模块 化 多电平 主拓扑结 构如 图 个桥臂构成一个相单元 。
所 示 , 每 个桥臂
由 个 子模块 和一 个电抗 器串联 而成 , 每一 相 的上 下两 这种子模块级联拓扑的子模块有全桥和半桥两种结构
式可 知 ,
要 控制 则在 假设 容 电压 为 一
的直流侧和交流侧是可以独立控制的 , 只
分别按 照 每相 有 的输 出端可 以得 到期望的
个子模 块 , 则每 个子模 块 的 电
, 为保持 直流 电压稳 定 , 由式
同相上 、 下桥臂应该对称互补投入 , 因此各相上下 桥臂 在任 何时 刻投入 的子 模块总 数为 如果某 一 时刻 相 上桥 臂投 入子模 块为 子模块 为 。 , 则有 丐
基于正负序分离的无功及负序综合补偿控制策略
基于正负序分离的无功及负序综合补偿控制策略周军; 陈念刚【期刊名称】《《电测与仪表》》【年(卷),期】2019(056)018【总页数】7页(P113-119)【关键词】MMC-STATCOM; 无功补偿; 负序补偿; 双坐标系; 准PR控制【作者】周军; 陈念刚【作者单位】东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TM9330 引言大量的电力电子装置等非线性设备的使用，使电网面临功率因数低和三相不平衡等问题，对电能质量产生了严重的影响[1]。
基于电压源型换流器的静止无功发生器(VSC-STATCOM)，因其具有补偿范围大和动态性能好等优点，已成为治理无功污染以及调节电能质量的有效手段[2-3]。
现今电网中，随着系统规模持续扩大，越来越多的需要高压大功率的补偿装置[4]。
传统的二电平、三电平变换器，由于其组成器件的耐压水平的限制，已难以满足高电压等级运行的要求。
2003年由德国研究人员Marquart和Lesnicar提出的模块化多电平变流器(MMC)，具有模块化程度高、扩展性好、开关损耗小和输出波形质量高等优点[5-7]，并且与级联型STATCOM相比，MMC更易于在系统不平衡时工作[8]。
被更多地应用在电能质量治理领域。
目前，对于MMC-STATCOM的主流研究，大都集中于子模块电容均压算法的优化、环流抑制策略、以及无功补偿等方面。
对于负序补偿和谐波治理等应用方面研究较少。
文献[9]建立了MMC-STATCOM的数学模型，在此基础上，对相内环流进行分析，提出了一种在抑制环流的同时能够实现电容均压的控制方法；文献[10]提出了一种没有公共直流环节的拓扑结构，并且设计了一个分层控制策略，上层控制进行无功补偿，下层控制实现子模块电容均压。
使用载波移相方法将输出电平数增加了N个，实现了对无功补偿指令的快速响应；文献[2]将MMC-STATCOM应用到电压改善方面，对PCC电压调节原理进行分析，提出一种带有无功电流指令反馈的控制方法，采用分级控制策略，消除了内环控制对补偿性能的影响。
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关键词 ： 模块组合多 电平换 流器 ； 静止无 功补偿 器 ； ｅ ｑ解耦控制 ； 均压控制
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ７ ４ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４—１ ９ ５ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４— ０ ０ ２ ７— ０ ３
（ 杭州华 电半 山发电有限公司 ， 杭州 摘 ３ １ ０ ０ ０ ８ ）
要： 介绍 了模块化多 电平换 流器的基本原理 ， 并 推导了其数学模型 。针对其应用于 中高 电压等级 的静止无功补偿装
置场合 ， 提 出了一种最近 电平 逼近调制的算法和基于桥臂 电流方向的子模块均压策略 。针对静止无功补偿装置强耦合 、 非线性 的特点 ， 采用 由 前馈解耦 的方法实现无 功功率 和直 流 电压 的解耦控 制。在 Ｐ Ｓ Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｅ ＭＴ Ｄ Ｃ软件平 台搭建 了 ７ １
０ 引 言
在 电力 系 统 中 ， 各 种 无功 负 荷 不 仅增 加 了线 路 的损耗 ， 还 降低 了 电能 质 量 。实 时 动 态 快 速 地 补 偿
无 功 功率 ， 对 于提 高 电网稳定 性 、 保证 电压水平 具 有 重 要 意义 。
１ ＭＭＣ的 工 作原 理
三相 ＭＭＣ的拓扑结构 如 图 １ 所示 ， ＭＭＣ中每相
式 中： ＝± ９ ０ 。 。
ＭＭ Ｃ交流 侧 电 压 、 直 流 电压 与 桥 臂 电 压 间 关
系为
＝
的个 数 ； 函数 Ｎ Ｉ Ｎ Ｔ （ ）是对 进行 取 整 的函数 。
通过 式 （ ９ ） 、 式（ １ ０ ）得 到上 下 桥 臂需 要 投 入 的
÷ｕ ａ ｃ 一 ， ÷ ａ ＋ 。
甲 ｔ ． 甲 甲 ！ ！ ｉ ±
图１ ＭＭ Ｃ主 电路 拓扑
： ］厂
统， 采用最近电平逼近策略实现级联子模块 的电容 电压均衡 ， 最后通过仿真验证 了基 于模块化组合多
电平换 流 器 的静 止 无功 补偿 装 置 的 良好 性能 。
表 １ 子模块 的开关状态
个机械旁路开关组成。设子模块的参考电压为 ， 则 通 过控制 ２个 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的不 同组 合 ， 可 以实现 每个 子模
块对 外 的输 出控 制 ， 具体开关状 态见表 １ 。
Ｃ Ｓ Ｃ的
相 比之 下 Ｖ Ｓ Ｃ就 能 弥 补 这些 不 足 。近 年 来 由德 国
传 统 的无 功补 偿装 置 （ 动态 无功 补偿 装置 Ｔ Ｓ Ｃ， 静 止式 无 功补 偿 装 置 Ｓ Ｖ Ｃ等 ） 动 态 响应 速 度 慢 、 调 节 特性 差 、 补偿 电流 谐 波 含量 高 。 随着 电力 电子 技
术 的发 展 ， 基 于 电力 电 子 变换 技 术 的换 流 器 不 断 更 新 。电力 电子 变换 器按 照换 流 方式 的不 同可 以分 为 电压 源型 换流 器 （ Ｖ Ｓ Ｃ） 和 电 流源 型换 流 器 （ Ｃ Ｓ Ｃ） 。
含量 ； 模块组合 的设 计思路也能很好地实现冗余控 制， 扩展到不同的电压等级 ， 同时可以省去体积庞大
的变压 器 和滤 波装 置 。 鉴 于 ＭＭＣ具 有 以上 优点 ， 采 用 ＭＭＣ作 为 电力
系统 中高 压等 级 的静 止 无 功 补 偿 装 置 ， 研 究 装 置 的 基 本原 理 和数学 模 型 ， 设计了 ｄ ｇ 前 馈解 耦 的控 制 系
（ ３ ）
子 模块 数 ， 为 了确 保 各 个 Ｓ Ｍ 中 电 容 电压 都 维 持 平
衡 状态 ， 采 用如下 均 压 策 略选 择 具 体 投 入 哪些 子模
＝
按 照子模 块 的 电容 电压值 从 小到 大排 序 ， 然 后采 （ ４ ） 块： 样 桥臂 电 流值 ， 当桥 臂 电 流 为正 时 （ 充 电） ， 先 触 发
学 者 提 出 的 新 拓 扑— — 模 块 组 合 多 电 平 变 流 器
（ ＭＭＣ ） 更是 基于 基 本 的 Ｖ Ｓ Ｃ单元 设 计 出 的级 联 型
多 电平 换 流器 Ｊ 。ＭＭＣ通过 子模 块 的组合 级 联 ， 叠 加 子模 块 的 电压后 能 很 好 地 逼 近 正 弦 波 ， 降 低 谐 波
包含 ２ 个 桥臂 ， ３ 相共 ６ 个 桥臂 ， 每个桥臂 由 级联个 子模块 （ Ｓ Ｍ） 和桥臂 电抗 器 （ ） 组成 ， 风 是桥臂 等效 阻抗 。如 图 １ 所示， 每个 Ｓ Ｍ 由 ２个 带反并 联二 极管 的绝缘 栅双极 型晶体 管 （ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ） 、 １ 个直 流 电容器 和 １
：Ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ，
＝
，
（ １ ）
／ ｓ ｉ ｎ （ ｔ ｏ ｔ ＋ ），
（ ２ ）
Ｎ ｐ ｊ Ｎ Ｎ Ｔ （ ） ＝ Ｎ － Ｎ Ｔ 【 挚 】 ， ｃ ９ Ⅳ Ｎ Ｎ Ｔ （ ） ＝ Ｎ Ｎ Ｔ 【 挚 】 ， 。
式 中： Ｎ ｆ 和Ⅳ ｆ 分 别 为上下 桥臂 需要 投入 的子模 块
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ７— ０ ３ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ２— ２ ０
・
２ ８・
华 电 技 术
第３ ６卷
凡个 Ｓ Ｍ 级 联 起来 ， 每个 桥 臂 能 产 生 ０～ｎ 的
电压 ， 可简化为输出幅值为 ０一 ｎ 的理想 电压 源。
设 换 流器 出 口侧 交流 电压 、 电流波形 为 纯正 弦波 ， 则
第３ ６卷 第 ４期
２ ０ １ ４年 ４月
华 电技 术
Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ６ Ｎｏ ． ４
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ４
基 于 模 块 化 多 电 平 换 流 器 的 静 止 无 功 补 偿 装 置 的研 究
郑 滨 豪