模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略.pdf

第４２卷第３期电力系统保护与控制２０１４年２月１日ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ、，０１．４２ＮＯ．３Ｆｅｂ．１，２０１４模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略高建，苏建徽，高航，丁云芝，汪晶晶（合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心，安徽合肥２３０００９）摘要：电容电压控制和环流的抑制一直是模块化多电平换流器（ＭＭＣ）拓扑研究很重要的一方面，也是制约该拓扑应用于柔性高压直流输电（ＨＶＤＣ）领域的瓶颈。分析了模块化多电平换流器电容电压波动以及环流偶次谐波产生的机理。在排序均压—的载波移相调制（ＣＰＳＳＰＷＭ）策略的基础上，附加了电容电压均衡控制，以抑制电容电压的波动。同时介绍了一种闭环的谐振环流控制器，实现对环流交流成分的抑制。该控制策略结构简单，且适用于单相系统。仿真结果表明，采用上述的控制方法，电容电压的波动和环流都得到很好的抑制，动态结果也很好。关键词：模块化多电平换流器；电容电压；环流；电压均衡控制；谐振控制器Ｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｎｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ——ＧＡＯＪｉａｎ，ＳＵＪｉａｎｈｕｉ，ＧＡＯＨａｎｇ，ＤＩＮＧＹｕｎｚｈｉ，ＷＡＮＧＪｉｎｇｌｉｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｒｅｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＭＭＣｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｙａｒｅａｌｓｏｔｈｅｂｏ￣ｌｅｎｅｃｋｒｅｓｔｒｉｃｔｉｎｇｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭＭＣｔｏｐｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ（ＨＶＤＣ）．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓａｎｄｅｖｅｎｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ——ｃｕｒｒｅｎｔｉｎＭＭＣ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｃａｒｒｉｅｒｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＣＰＳＳＰＷＭ）ｂｙｓｏ￣ｉｎｇａｎｄｅｑｕａｌｉｚｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｄｄｅｄＳＯａｓｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａ—ｃｌｏｓｅｌｏｏｐｒｅｓｏｎａｎｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＡＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｈａｓｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａ—ｎｄｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｓｙｓｔｅｍ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｏｔｈｔｈｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃａｎｂｅｗｅｌｌｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｌｓｏｇｏｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ；ｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ中图分类号：ＴＭ７２文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１４）０３００５６．０７０引言近年来，在柔性高压直流输电领域，针对模块化多电平换流器（ＭＭＣ）拓扑的研究越来越广泛，也发现了该拓扑相对于传统两电平和三电平拓扑的优越性¨Ｊ。现在已投入使用的ＭＭＣ．ＨＶＤＣ工程包括由西门子公司２０１０年在美国加州承建的ＴｒａｎｓＢａｙＣａｂｌｅ工程，额定功率达到了４００ＭＷ，这是世界上第一个基于ＭＭＣ的高压直流输电系统Ｌ２Ｊ；在我国，中国电力科学研究院２０１１年在上海承建的南汇风电场柔性直流输电工程也投入使用，其成功运行对我国柔性直流输电技术的发展具有指导意义Ｌ３Ｊ。多项在建或规划中的ＨＶＤＣ工程也采用了ＭＭＣ拓扑，包括大连跨海柔性直流输电示范工程和大冶柔性直流输电工程。虽然ＭＭＣ拓扑在柔性直流输电领域有着巨大的优势，但其面临的问题是在高电平输出时，控制器不仅要实现多电平输出，还要满足电容电压的均衡以及抑制各相之问由于能量不均衡引起的环流，这也是制约ＭＭＣ拓扑发展的主要瓶颈１４ｌ。因此利用有效的方法平衡电容电压以及抑制环流至关重要。文献［５．６］对子模块电容电压与环流机理进行分析，但只考虑了环流的二倍频分量，忽略了其他偶次分量。文献［７］中采用了二倍频负序坐标变换进行环流的抑制，比较复杂。文献［８］对电容电压控制采用了电压平衡控制和电压平均控制，但每个子模块都需要各自不同的参考指令。文献［９］只利用排序均压的方法控制电容电压，没有考虑整个相单元的平衡以及相单元不平衡时引起的环流。文献［１０】介绍高建，等模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略了增加桥臂电感值来抑制环流。文献［１１］提出了在主电路中加入滤波器来抑制环流的交流分量，但额外的增加滤波器，使得成本增加。文献［１２］介绍了一种基于环流模型的通用环流抑制器。本文在原有电容电压均衡控制的基础上加以改进。针对子模块电容电压波动和环流产生机理的分析，提出了基于排序均压的载波移相调制策略的电容电压均衡控制以及闭环谐振环流抑制器，实现对各个子模块电容电压的均衡以及每相环流的抑制。最终通过仿真验证该控制方法对子模块电容电压和环流的抑制都有很好的控制效果。１ＭＭＣ工作原理分析三相ＭＭＣ拓扑结构如图１（ａ）所示，它由６个Ⅳ桥臂组成，每个桥臂由个子模块（Ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ，ＳＭ）串联而成。每个子模块结构如图ｌ（ｂ）所示。』＋Ｄ２亍ｆｂ）子模块结构图１ＭＭＣ拓扑以及子模块结构Ｆｉｇ．１ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆＭＭＣａｎｄｓｔｍｃｔｕｒｅｏｆＳＭ假设电容电压保持为。当Ｔ１开通，Ｔ２关断时，子模块投入使用，输出为。；当Ｔ１关断，Ｔ２开通时，子模块切除，输出为０。当按照正弦形式控制上、下桥臂投入的子模块个数时，则可保证每相输出为正弦电压。ＭＭＣ正常工作的条件为保证Ⅳ每时刻每相投入的子模块总数为，且要尽量维持电容电压为恒定值甜。。在这些条件下，以ａ相为例进行分析，设上、下桥臂电压分别为Ｐａ、Ｎ，交流侧输出为甜，直流侧电压为。。则有Ｎ＋Ｐ＝。（１）＝（２）由式（２）可知，通过控制上、下桥臂投入的子ⅣⅣ模块个数可以构成＋１电平的输出电压，这＋１电平为ⅣⅣ（一２）（＾，一４）（＾，一４）Ⅳ（＾，一２）’’％丁Ｔ‘’‘—，。丁％，一丁％，一％２电容电压波动及环流产生机理分析ＭＭＣ单相等效电路如图２所示。图２ＭＭＣ单相等效电路Ｆｉｇ．２ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅＭＭＣ设上桥臂电流为ｉｐ，下桥臂电流为／ｙ。定义流过上、下桥臂的公共环流为＝妄。则有＝１ｆａ＋（３）．１．．．ｚＮａ一Ｚａ＋ｚｚ令ａ相输出电压、电流分别为甜一Ｕ—ａｃｍｃｏｓ（ｗｆ）ｉａ＝Ｉａｃｏｓ（ｗｔ＋）式中：ｍ为调制比；厶为电流幅值；角。（４）（５）（６）为电流初相当把每相看成独立，且能量均衡时，由直流侧与交流侧能量守恒得‘．Ｉｄａｘｉ．一一一（ｗＯ×（＋（７）ｃｏｓ（＋．ｍ４Ｉｃ。ｓ（２ｗｔ＋直流分量二倍频分量电力系统保护与控制从式（７）中可看出环流ｉｚ中，除包含直流分量外，还至少包含了二倍频分量。在ＭＭＣ交、直流侧有功功率平衡的条件下有３ＵＩｃｏｓ（Ｏ）＝（８）式中：分别为输出交流电压、电流的有效值；，ｄ。为直流侧电流。由式（８）可得，环流中的直流分量为ｃ０ｓ（）：。（９）ｑｊ它决定了直流侧与交流侧有功功率和无功功率的传输ｌ】引。但以上分析是在三相独立的条件下得到的，实际上由于每相间能量不平衡，还会造成能量的相间流动。由文献［１３］可得环流的２次谐波会引起每个子模块电容电压的３倍频波动，子模块的３倍频波动又会引起每相总电压的４倍频波动。设每相电压总和为（上、下桥臂电压之和）为Ｚ／Ｐａ＋Ｎａ＝Ｉ．／ｓＨｉｌｌａ＋甜ｓｕｍａ（１０）‰其中：为ａ相总电压的直流分量，大致等于直流侧电压ｕａ；为其交流分量。由ＫＶＬ得，每相内部不平衡电压为／／：＋——一：２：Ｚ一一ａＬｄｄｉＰｆａＬｄｄｉＮｆａｄｄｉｚａ（１１）““Ｕｄ一（Ｐａ＋Ｎａ）＝一ｓ啪ａ可见，每相环流的产生是由该相总的电压的波动而引起的。因此上述每相总电压的４倍频波动又会引起环流的４倍频波动。以此类推，在电感环流和子模块电容电压的相互作用下，最终可得环流交流侧成分中除含有２次谐波分量外，还含有其他偶次谐波分量。因此环流应表示为＝∑｛。＋１ｃｏｓ（ｎｗｔ＋ｔｐ．ｆ）（１２）Ｊｎ＝２．４．６．．．式中：为次谐波的幅值；，为，ｚ次谐波的初相角。３控制策略为了抑制各个子模块电容电压的波动以及相间环流，优化的调制策略以及相应的控制方法都应考虑在内。３．１调制策略本文采用排序均压的载波移相调制策略【ｌｌ。对Ⅳ于每桥臂有个子模块的系统，上桥臂采用同一个Ⅳ调制波，各个子模块的载波依次相差２兀／，但调制波和载波比较后不是直接给对应的子模块触发脉冲，而是根据比较结果计算出上桥臂需要投入的子Ⅳ模块个数Ｐ，然后对上桥臂所有电容电压进行排Ⅳ序，根据桥臂电流的方向来选择相应的Ｐ个子模块投入。当桥臂电流为正时，电容处于充电状态，此Ⅳ时投入电容电压最小的Ｐ个子模块，当桥臂电流为负时，电容处于放电状态，此时投入电容电压最大Ⅳ的Ｐ个子模块。下桥臂各个子模块的载波与上桥臂反相，调制波也反相，采用上述同样的方法触发下桥臂对应的子模块。３．２电容电压均衡控制在本文中介绍的电容电压波动的抑制方法，不同于文献［８］中介绍的电容电压均衡控制，需要对每个子模块附加一定的叠加量，而是只进行电压平均控制，同样可实现电容电压的控制，结构更简单。控制如图３所示。７，／ｃ，１，２，３，“ｃ图３电容电压均衡控制Ｆｉｇ．３Ｂａｌａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃａｐａｃｉｔｙｖｏｌｔａｇｅ电容电压均衡控制的目的是使每相子模块电容电压的平均值跟随其给定值，使得该相总的能量维持为恒定值。直流环流反馈可以使每相平均电容电压的控制不影响输出电流。但是仅靠平均电压控制不能保证各个子模块电容电压的稳定Ｌ１。因此本文中的电容电压均衡控制再结合３．１节中所述的排序均压的载波移相调制策略，通过在每桥臂参考指令中叠加ｉ，可以很好地控制每相子模块电容电压在恒定值范围内，同时也保证了每相平均电容电压的均衡。３．３环流抑制策略通过上述电容电压的控制方法，对电容电压可以很好地控制，也可以间接一定程度地抑制相间环流，但只是稳定了环流中的直流部分，为了进一步抑制相间环流的交流成分，本文在电容电压均衡控制的基础上再加上了一个谐振环流抑制器。由上节分析可知，环流中包含了偶次谐波分量。它是由每相中内部不平衡电压ｚ，引起的，环高建，等模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略．５９．流在Ｓ域中的数学模型为因此结合电容均衡控制与谐振环流抑制策略，在此模型的基础上，提出了如图４所示的环流抑制策略。图４谐振环流抑制器Ｆｉｇ．４Ｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ其中，ｈｎ（）＝了…，＝２，４，６；Ｗｏ＝ｌＯＯｎＳ十ＷｏＪ因为该二阶系统为谐振控制器，其在谐振频率（ｎｗ。）处有很高的增益，而在其他频率处的增益很小，所以虽然环流的参考给定值为０，但该控制器只抑制谐振频率处的谐波，并不影响环流的直流分量，因此它能使调节选择的信号在很小的稳态误差下跟随参考值。针对环流中各阶偶次分量，控制策略中并行加入了各个频率下的谐振环流抑制器。实现对各次环流交流分量进行抑制。这种环流控制器实际上是在各桥臂电压上减去环流交流成分在电感上的压降：，抵消桥臂不平衡电压对整个桥臂电压的影响。但并不是说所有偶次环流谐波分量都需要并联一个谐振控制器。一般来说，各次环流随着频率的增加幅值减小，因此对于６次及以上的谐波可以不用考虑１。通过上述谐振环流抑制器可以很好地抑制各次环流分量，并且对交流侧电流和子模块电容电压没有影响，控制也简单。综合上述电压均衡和环流抑制器，得上下桥臂调整后的参考电压为＋己厂＋ｐｊｒｅｆ＝一ｆ＋ａｊ一Ｚｊ＋ＵＮｊｒｅｆ＋，＋ＵＡｊ一ｚ，。其中：甜为内环电流控制器得到的每相参考指令；甜；，ｆ、，ｆ分别为上下桥臂实际的桥臂电压。整个系统的控制框图如图５所示。’ＰＱ。ＰＱｉ∞ｉＵ上桥臂触发脉冲下桥臂触发脉冲图５系统控制结构框图Ｆｉｇ．５Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌ输出电流控制器为传统的双闭环控制器，其输出为三相交流侧电压参考值。在此参考电压的基础上叠加电压均衡控制器的修正量，然后在得到的桥臂电压参考值的基础上减去环流抑制器输出的不平衡电压得到实际的桥臂电压参考指令。最后通过排序均压的载波移相调制策略触发上下桥臂各个子模块的功率器件。４仿真分析为了验证上述电容电压均衡和环流抑制的控制策略的有效性，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建了三相系统仿真平台。主电路如图１（ａ）所示。三相子模块总数６ｎ＝２４，载波频率为Ａ＝ＩｋＨｚ，直流侧母线电压Ｕａ＝８００Ｖ，子模块电容值Ｃ＝Ｉ－３ｍＦ，桥臂电感值Ｌ＝２ｍＨ，子模块电压参考值ｕ￣＝２００Ｖ，交流输出基波频率Ａ＝５ｏＨｚ。在排序均压载波移相调制策略以及电容电压均衡控制的基础上，使系统稳定运行，此时ａ相各子模块电容电压波形以及所有电容电压平均值如图６所示。可以看出利用上述方法可以很好地控制各个子模块电容电压以及每相平均电压值在参考值附近，上下桥臂电容电压波动刚好反相，波动范围基本保持在３％以内，而平均电容电压的波动维持在０．５％以内。２～¨电力系统保护与控制２０５毫２００ｌ９５２０４＞２０２２００１９８ｔ／Ｓ（ａ）ａ相所有子模块电容电压０２５０３００３５ｔ／ｓ（ｂ）ａ相子模块电容平均电压图６加入电容电压均衡控制器后的结果Ｆｉｇ．６Ｒｅｓｕｌｔｓａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌ在未加谐振环流抑制器之前ａ相环流以及桥臂电流如图７（ａ）所示，可以看出虽然电容电压均衡控制可以维持环流的直流分量，但其中还含有大量的交流成分，其二倍频波动幅值达到了其直流分量的６０％以上。同时由于环流的高次谐波，使得桥臂电流发生畸变，而非标准的正弦波。图７ｆｂ）为环流的频谱分析，可知环流的谐波主要是偶次成分，与上节分析结果相同。并且谐波主要是２、４次谐波，其他次谐波随着频率增加，幅值已经很小，所以不用考虑。因此本文中谐振环流抑制器只考虑抑制其２、４次谐波。并行加入的谐振控制器为＋＝，ｋ２２ｓ：￣＋（ｋ４４ｓ１ＯＯ５Ｏ０ｓ（ａ）ａ相上、下桥臂电流以及环流ＤＣｃｏｍｐｏｎｅｎｔ一７７７３０１００２００３００４００５００疗Ｈｚ（ｂ）ａ相环流频谱图７未加谐振环流抑制器时的结果Ｆｉｇ．７Ｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｏｕｔｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ加入环流抑制器后环流与桥臂电流波形以及直流侧电流波形如图８所示。可以看出环流中基本只含直流分量，其他偶次分量得到很好的抑制，同时也改善了桥臂电流波形，使桥臂电流更接近正弦。直流侧电流大致为２３．４Ａ，而环流大小约为７．８Ａ，因此环流的直流部分基本跟随直流电流的１／３，与上面结论相同。５Ｏ４０３０２０１００—１０２０５００—５０…ｉＰ１Ｎｉｚ．／＾＼厂＼／、／＾＼厂＼，／＾＼／＿＼厂、√＼八八．八．／＼八．／＼／＼＼／，／八＼．／＼八一ｊ０２５０３Ｏ０３５ｔ／ｓ（ａ）ａ相桥臂电流及环流波形０２Ｏ０２５０３Ｏ０３５ｔ／ｓ（ｂ）三相输出电流及直流侧电流波形图８加入谐振环流ｇｐ￥￣Ｊ器后的结果Ｆｉｇ．８Ｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ为了进一步验证系统的稳定性，改变交流侧功率输出。仿真结果如图９所示。１ＯＯ５ＯＯ一５Ｏｌ０Ｏ２１Ｏ２０５２００ｌ９５１９Ｏ１８５０３００３５０４００４５０５Ｏ０５５０６０ｔ／ｓ（ａ）三相输出电流及直流侧电流波形ｔ／ｓ（ｂ）ａ相上、下桥臂电流及环流ｓ（ｃ）ａ相中所有子模块电容电压图９功率变化时的结果Ｆｉｇ．９Ｒｅｓｕｌｔｓｗｈｅｎｐｏｗｅｒｃｈａｎｇｅｓ图９（ａ）为交流侧输出电流以及直流侧电流波形，图９（ｂ）为桥臂电流及环流波形。可以看出在功率变化后，桥臂环流的交流成分也能得到很好的抑高建，等模块化多电平换流器电容电压与环流的控制策略．６１．制，无偶次谐波。环流的直流分量为１４．８Ａ，直流ｓｅｃｏｎｄｈａｒｎｎｏｎｉｃｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅｃｕ丌ｅｎｔ［ｃ】／／Ｐｏｗｅｒ４４，、，鎏为皇皇Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ。卸ｄＡｐｐ１ｉａｆｉ。２０ｏ９．ＥＰＥ＇０９．１３ｔｂ流的ｌ／３。图９（ｃ）为子模块电容电压波形，可以看出～由于功率的变化，子模块电容电压也能保持平衡，“““Ｅｒｏｐ。ａｎｃ。。。。。・ＩＥＥＥ，２００９：１－１０．并且波动范围也较小。因此，在动态条件下，上述［６］杨晓峰，王晓鹏，范文宝，等．模块组合多电平变换器方法也能保证子模块电容电压的均衡，同时对环流—的环流模型［Ｊ］＿电工技术学抿２０１１，２６（５）：２１２７．的抑制效果也很明显。—ＹＡＮＧＸｉａｏ．ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧＸｉａｏｐｅｎｇ，ＦＡＮｗｅｎ－ｂａ０，ｅｔａ１．５结论Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ针对ＭＭＣ拓扑瓶颈问题，本文在排序均压的“““。。ｎｖ。ｎ。［Ｊ】．Ｔｈ。ｉ。。０ｆｃｈｉＥ。。。。。ｈｎｉ。１载波移相调制策略的基础上，附加电容电压均衡控ｓ。。ｉ。２０１１，２６（）：２１－２７．制策略，可以使电容电压波动控制在很小的范围内，［７］卓谷颖，江道灼，连霄壤．模块化多电平换流器不平同时加入谐振环流抑制器，可进一步抑制环流的偶衡环流抑制研究［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１２，次交流成分，且控制简单，无须对每个子模块都加４０（２４）：１１８．１２４．耋令．蚕鎏警戛蛩主篁∞ｚＨｕｏＧｕ＿ｙｉ蜀ＪＩＡＮＧＤ．Ｚｈｕ。，ＬＩＡＮｘｉ。一锄ｇ．频负序坐标变化。仿真结果验证了该控制方法的有。效性。ｓｄｙ。ｂ。ｄ。ｉ。ｌ。Ｈ。ｍ。ｕｐｐ嘲ｍｇｆｏｒ参考文献“ｍ。ｄ缸ｍ。。。。。ｎ。［Ｊ］．Ｐ。ｗ。ｓｙ。ｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（２４）：１１８－１２４．［１］刘建涛，王治华，王珂－不同结构电压源换流器损耗［８］朱劲松，李磊．基于模块化多电平换流器的对比分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１３，４１（６）：ｓＴＡＴｃ０Ｍ分析与控制［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１２，１０５＿１１ｏ＿４０（２４）：１１３．１１７．ＬＩＵＪｉａｎ－ｔａｏ，ｗＡＮＧｚｈｉ－ｈｕａ＇ＷＡＮＧＫ。・ｃｏｍｐａｒａｔｉＶ。ＺＨＵＪｉｎｇ．ｓｏｎＬＩＬｅｉ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｎｔｒｏ１ｏｆａｎａｌｙｓｓｏｆｌｏｓｓｅｓｏｆＶｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎＶｅｒｔｅｒｓｗｍＳＴＡＴＣＯＭｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅ１ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ｄｉ仟ｅｒｅｎｔｔｍｃｔｕｒｅｓ【Ｊ］．ＰｏｗｅＳｙ。ｔ。ｍＰ。。ｔｉ０ｎａｎｄＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎ仃ｏ１．２０１２，４０（２４）：—ｃ。ｎ仃。ｌ，２０１３，４１（６）：１０５１１０－１１３．１１７．Ⅳ“［２］ｗ。。。ｎ。ｌ１。Ｆｉ。ｄｉｈＫ，Ｐｕ＂ｍ。ｉ。ｕ，ｄｌ・Ｔｒａｎ。ｂａｙ［９］屠卿瑞，徐政，郑翔，等．一种优化的模块化多电平换’“。ａｂｌ。。ｗ。ｌｄｆｉ。ｔＨＶＤｃＹｔ。ｍｉｇｍｌｔｉｌ。。ｌ流器电压均衡控制方法［ＪＪ．电工技术学报，２０１１，２６（５）：‘ｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｄｃｏｎＶｅｒｔｅ帆ｃＩＧＲＥＰ印ｅｒＢ４－１０１，１５．２０．Ｐａｒｉｓ，２ｏ１０＿ＴｕＱｉｎ刚ｉ，ＸＵｚｈｅｎｇ，ＺＨＥＮＧＸｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎ［３］乔卫东，毛颖科・上海柔性直流输电示范工程综述［ＪＪ．ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｖｏｌｔａｇｅｂａｌａｎｃｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆ０ｒｍｏｄｕｌａｒ华东电力，２０１１，３９（７）：１１３７＿１１４ｏ．ｍｕ１ｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａ——ＱＩＡ０ｗｅｉｄｏｎｇ，ＭＡ０Ｙｉｎｇｋｅ・０ＶｅｒＶｉｅｗｏｆＳｈａｎｇｈａ１ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｖ．２０１１，２６（５）：１５．２Ｏ．‘ｎｅｘｉｂｌｅＨＶＤｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔ［Ｊｌ［１Ｏ］ＴｕＱ，ｘｕｚ，ＨｕａｎｇＨ，ｅｔａＩ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐ１ｅ’—ＥａｓｔＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ２０１１，３９（７）：１１３７１１４ｏ＿ｏｆｔｈｅａｍｉｎｄｕｃｔｏｒｉｎｍｏｄｕｌａｒｍｕ１ｔｉｌｅｖｅ１ｃｏｎＶｅｎｅｒｂａｓｅｄ［４］杨晓峰，林智钦，郑琼林，等・模块组合多电平变换器ＨＶＤＣ［Ｃ］／／Ｐ。ｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆＰ０ｗＥＲｃ０Ｎ），的研究综述［Ｊ】．中国电机工程学报，２０１３，３３（６）：１－１４．２０１０Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ０ｎ．ＩＥＥＥ，２０ｌＯ：１－６．’’ＹＡＮＧＸｉａ０ｆｅｎｇ，ＬＩＮＺｈｉ。ｑｉｎ，ｚＨＥＮＧＱｉｏｎｇｌｉｎ，ｅａ１．［ｎ］ＩＩｖｅｓＫ，ＮｏｒｒｇａＳ，Ｈａｍｅｆ０ｒｓＬ，ｅｔａＩ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａｒｍＡｒｅＶｉｅｗ０ｆｍｏｄｕｌａｒｍｕｈ认ｅＶｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅＩｓ［Ｊ］，ｃｕｒｒｅｍｈａｍｏｎｉｃｓｉｎｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃ０ｎＶｅｒｔｅｒｓｗＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１３，３３（６）：１＿１４＿ｍａｉｎ－ｃｉｒｃｕｉｔｆｌｈｅｒｓ【ｃ］／／Ｓｖｓｔｅｍｓ，Ｓｉｇｎａ１ｓａｎｄＤｅｖｉｃｅｓ［５］ＲａｉＡ，Ｋ。ｂｕ，ＬｅｕＨ，。ｔａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ（ＳＳＤ１．２０１２９ｔｈＩｍｅｍａｔｉｏｎａｌＭｕ１ｔｉ．Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ．ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｓｉｎｇｔｈｅ．６２一电力系统保护与控制ＩＥＥＥ，２０１２：１－６．［１２］杨晓峰，郑琼林．基于ＭＭＣ环流模型的通用环流抑制策略［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，３２（１８）：５９＿６５—ＹＡＮＧＸｉａｏｆｅｎｇ，ＺＨＥＮＧＱｉｏｎｇ－ｌｉｎ．ＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｕｎｉｖｅｒｓａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＭＭＣ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ—ＣＳＥＥ，２０１２，３２（１８）：５９６５．［１３］周月宾，江道灼，郭捷，等．模块化多电平换流器子模块电容电压波动与内部环流分析［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，３２（２４）：８－１４．—ＺＨＯＵＹｕｅｂｉｎ，ＪＩＡＮＧＤａｏ－ｚｈｕｏ，ＧＵＯＪｉｅ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｕｂ－ｍｏｄｕｌｅｃａｐａｃｉｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｒｉｐｐｌｅｓａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１２，３２（２４）：８－１４．［１４］王晓鹏，杨晓峰，范文宝，等．模块组合多电平变换器的脉冲调制方案对ｅＬ［Ｊ］．电工技术学报，２０１１，２６（５）：—２８３３．ＷＡＮＧＸｉａｏ．ｐｅｎｇ，ＹＡＮＧＸｉａｏ－ｆｅｎｇ，ＦＡＮＷｅｎ－ｂａｏ，ｅｔａ１．—Ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｍｕｌｔｉｐｕｌｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｆｏｒｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（５）：２８－３３．［１５］ＬｉＺ，ＷａｎｇＣｈｕＺ，ｅｔａ１．Ａｎｉｎｎｅｒｃｕｒｒｅｎｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ—ｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１３，２８（１１）：４８７３４８７９．—收稿日期：２０１３－０５２０；—修回日期：２０１３－０８０７作者简介：高建（１９８８－），男，硕士研究生，主要研究方向—伏发电技术；Ｅｍａｉｌ：ｈｆｕｔｇｊ＠１２６．ｃｏｍ苏建徽（１９６３－），男，教授，博士生导师，主要研向为太阳能发电技术、电力变换节能技术等。为光究方