低频工况下MMC电容电压波动抑制方法

针 对 这 一 问 题 ，文 献 『１—４１给 出 一 些 方 法 ，但 均 存 在 不 足 ，文 献 ［５】采 用 叠 加 方 波 高 频 零 序 电压 和 正 弦 高 频 环 流 的 方 法 ，但 仍 有 改进 空 间 。根 据 方 波傅里叶分析结果可知 ，方波可 展开 为奇数次正 弦 波 之 和 的形 式 这 里 在 方 波 傅 里 叶 展 开 式 的基 础 上 结 合 传 统 方 法 ．提 出 一种 奇 数 次 高 频 注 入 法 。 即 按 一 定 比例 叠 加 多 个 奇 次正 弦 高频 零 序 电压 和 相 应频 率 的正弦 高 频环 流 的方 法 。这 种方 法 相对 于 注 入 方 波 法 较 容 易实 现 且 效 果优 于传 统 方 法 。最 后 ，通 过 实 验 验 证 了所 提 方法 的 可行 性 与有 效 性 。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｖｏｌｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
１ 引 言
ＭＭＣ具 有模 块 化 和 易扩 展 等特 性 。成 为 高 压 大 功 率 领 域 最 具 吸 引力 的拓 扑 之 一 。ＭＭＣ通 过 子 模 块级联实现多 电平输 出且每个 子模 块 电容处于悬 浮 状 态 ，具 有 公 共 直 流 母 线 而 无 需 移 相 变 压 器 ，易 实 现 四象 限运 行 。 目前 国 内 外 主 要 研 究 将 其 用 于 高 压 直 流 输 电 、谐 波 治 理 和 无 功补 偿 及 电机 驱 动 等 领 域 。但 ＭＭＣ拓 扑 也存 在 一些 缺 点 ，由 于 悬浮 电容 串联 在 桥 臂 中 。直 流 侧 和 交 流 侧 能 量 交 换 过 程 伴 随 子 模 块 电容 充 电和 放 电 ，导 致 悬 浮 电容 电 压存 在 一 定 波 动 ，特 别 是 当 ＭＭＣ运 行 于低 频 工 况
Ｖｏｌｔａｇｅ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍ Ｍ Ｃ Ｕｎｄｅｒ Ｌｏｗ －ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ＰＥＮＧ Ｋｕｎ ，ＮＩＥ Ｘｉｏｎｆ，ＣＨＥＮ Ｘｉａｎｇ３
（１．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｊｉａｘｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｊｉａｘｉｎｇ ３１４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｂ—ｍｏｄｕｌｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｅｏｎｖｅ￣ｅｒ（ＭＭＣ） ｆ ｌｕｃｔｕａｔｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ—ｆｒｅ－
第 ５２卷 第 ３期 ２０１８年 ３ 月
电 力 电 子 技 术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５２， Ｎｏ．３ Ｍ ａｒｃｈ ２０ｌ８
低频工况下 ＭＭＣ电容电压波动抑制方法
彭 坤 ，聂 雄 ，陈 想 。 （１．国网嘉兴 供 电公 司 ，浙江 嘉 兴 ３１４０００；２．国网娄底供 电公司 ，湖南 娄底
高频注 入 法 ，即在 调制波 中按 一定 比例 叠加 奇 数 次高 频零 序 电压 ．相应 地 在三 相 环流 中叠加 相应 频 次 高 频 方 波 注 入 法 更 容 易 实 现 。相 比 高 频 正 弦 电 流 注 入 法 又 能 在 改 善 电容 电 压 波 动 抑 制 效 果
ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｑｕａｒｅ－ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅａｓｉｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈａｎｓｑｕａｒｅ—ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎ· ａｌ ｍ ｅｔｈｏｄｓ，ｉｔ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ａｎｄ ａｒｍ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｉｍ ｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔ ｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｓｙｓ， ｔｅｎ ｌｏｓｓｅｓ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒ ｏｌ ｍｅｔｈｏｄ．
３．中国矿业 大 学 ，电气 与动 力工程 学 院 ，江 苏 徐 州 ２２１００８）
４１７０００；
摘要 ：模 块化 多 电平变 换器 （ＭＭＣ）运 行于低 频工 况时 ，子模块 电容 电压 波动 比较 剧烈 会 导致输 出畸变 ，甚至 导
致 系统 无法 正常 运行 。为 解决 这一 问题 ，基 于 高频方 波注 入法和 传 统 电容 电压波 动抑 制方 法 ，提 出一种 奇数 次
ｑｕｅｎｃｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ Ｍ Ｍ Ｃ ｅｖｅｎ ｔｈｒｅａｔｅｎ ｔｈｅ ｎｏｒｍ ａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ
ｏｒｄｅｒ ｔｏ ＳＯｌＶｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｏｄｄ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｔ ｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ
的前提 下减 小高 频环流 和桥 臂 电流 ，降低 开关 器件 电流 容量和 系统 损耗 。最后 ，通 过 实验验证 了所 提控 制方法
的可行 性与 有效 性。
关键词 ：模块 化多 电平变 换器 ：电压 波动 ：高 频注 入
中 图分 类 号 ：ＴＭ４６
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０００—１００Ｘ（２０１８）０３—００５１—０４