九边形MMC环流注入和抑制混合控制策略

九边形模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是一个三端口AC/AC/AC变换器,可替代两个独立AC/AC变换器以减少器件数量,可实现两个低频系统与工频系统互联。拓扑输入、输出端口电流在桥臂上的叠加,导致全桥单元电容电压低频波动,需要容值更大的直流电容抑制电容电压波动。此外,9个桥臂间环流包含较大直流分量与交流分量,造成桥臂电流应力提升。文中基于九边形MMC拓扑结构,推导电容电压波动表达式,分析环流产生机理,并设计一种环流注入和环流抑制混合控制,实现桥臂间电容电压均衡,降低电容电压纹波率和桥臂电流幅值。最后,在RT-lab仿真平台上验证环流控制有效性。

环形MMC桥臂电流应力分析

六边形模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)和九边形模块化多电平变换器是两种新兴的具有环形拓扑结构的直接AC-AC变换器,因其器件数量上的优势,可作为级联型矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)的替代拓扑,在海上风电分频输电等领域具有广阔的发展前景。然而,两种拓扑均为桥臂复用型结构,这导致其单个桥臂应力过大,相对于M3C在器件数量上的优势不明显,同时这也降低了控制自由度,导致其无法通过传统方法进行应力优化。为进一步增强其器件数量上的优势,将六边形模块化多电平变换器和九边形模块化多电平变换器统一于环形MMC,建立了环形MMC桥臂电流的数学模型,探究系统参数对桥臂电流应力的影响。得出结论:环形MMC端口间相角差是影响桥臂电流应力的关键参数;环形MMC桥臂综合电流周期分量应力与端口间相角差呈周期性关系,通过调整九边形MMC同频端口间相角差的大小可达到降低桥臂综合电流周期分量应力的目的,经理论分析最大可减小29.25%。最后,在RT-LAB仿真实验平台搭建仿真模型验证了结论的正确性。