摘要
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)凭借其模块化、可扩展性好、易实现冗余配置等特点既可以用于网侧进行整流，还可以用于逆变带动三相交流负载。当MMC系统工作时，相间会有环流产生，若不加以控制，会影响系统的正常运行，因此需要对相间环流加以控制。另外，当利用MMC系统对电机进行控制时，若电机运行于低频工况，子模块电容电压波动现象较为明显，若不对波动加以抑制，将会增加电容损耗，影响其使用寿命，所以采用有效的电容电压波动抑制方法进行波动抑制显得尤为重要。本文针对MMC系统相间环流问题及子模块电容电压波动问题，主要进行了以下工作: 首先针对相间环流问题，对MMC系统进行数学建模，搭建仿真电路，采用载波移相脉宽调制策略，并对系统进行电压平衡控制，同时，通过分析相间环流产生机理，在对比传统PI控制器后建立基于PIR控制的环流控制器，实现电压平衡控制与基于PIR控制的环流控制相结合的MMC系统整体控制策略。 然后针对子模块电容电压波动问题，对子模块电容电压波动进行数学分析，提出将二倍频环流注入法应用于子模块电容电压基频波动抑制;在分析了二倍频环流注入法与高频分量注入法的优缺点后提出将两者结合的新型复合注入法，同时通过多次实验对高频分量注入的频率选择进行仿真分析，确定了较优的高频分量注入频率;对负载侧和网侧两种应用场景下的MMC系统同时采用两种方法进行子模块电容电压波动抑制。 最后，通过仿真实验，验证了电压平衡控制与基于PIR控制的环流控制结合的控制策略能够实现对相间环流的有效控制，使系统稳定运行;对负载侧和网侧两种应用场景下的子模块电容电压波动实验则证明了二倍频环流注入法及复合注入法能够有效抑制电容电压基频波动，尤其对于低频工况下的电容电压基频波动抑制幅度更大，整体电容电压波动效果更加显著。
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