计及模块运行状态与开关器件结温相关性的 半桥型MMC 子模块内部热均衡控制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)运行于整流、逆变工况时,由于桥臂电流中存在直流分量,使得同一子模块中4支开关器件的结温分布不均衡,进而增大各开关器件的寿命差异。MMC系统的可靠性取决于寿命最低的器件,因此,子模块内部结温分布不均将严重威胁换流器的安全可靠运行。为此,提出一种计及模块运行状态与开关器件结温相关性的半桥型MMC子模块内部热均衡控制策略。该策略通过调整子模块的等效开关函数来减小开关器件的结温差,在不影响MMC输出电流谐波含量的同时提高系统的可靠性。分析子模块内部开关器件结温不平衡的产生机理,建立电-热耦合模型研究子模块投/切状态与开关器件结温变化的关系,通过控制子模块的平均投入时间实现开关器件的结温均衡。最后,搭建Matlab/PLCES电-热联合仿真与MMC子模块工况模拟实验平台验证提出策略的有效性。