基于电容电压波动补偿的混合型模块化多电平变换器

为了降低模块化多电平变换器的电容体积,文中提出一种基于电容电压波动补偿混合子模块的模块化多电平变换器。首先,介绍所提混合型模块化多电平变换器的系统结构与减小电容体积的机理,同时对混合子模块的投切原则进行详细分析;然后,通过分析混合子模块内部不同电容的能量波动,给出所有电容的容值设计方法,并与传统的半桥型模块化多电平变换器进行对比;最后,通过仿真与实验验证了所提方案的有效性。结果表明,文中提出的混合型模块化多电平变换器能够以较低的开关器件成本,大幅度提高电容能量利用率,降低模块化多电平变换器子模块电容的体积,实现系统功率密度的提高。

MMC线性调制区扩大方法及其对桥臂功率波动影响的统一分析模型

为了通过扩大线性调制区实现模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)运行特性和体积成本的优化,分析了3次谐波注入和全桥子模块负电平输出对MMC线性调制区的影响,建立了综合计及3次谐波注入和负电平利用因素的MMC线性调制区统一分析模型,得到了综合计及两方面因素影响的最大调制比解析表达式。建立了桥臂功率波动随调制比变化的解析分析模型,揭示了在有功功率工况下桥臂基频功率波动随调制比的提高存在一个极低点。基于一个400 kV/1250 MW的MMC实例,对几种线性调制区扩大方式对MMC参数设计和桥臂功率波动的影响进行了对比分析,通过3次谐波注入和负电平利用的协调配合,可以使MMC调制比运行在最优点附近,大幅降低子模块电容电压波动。数字仿真结果验证了所提分析模型的正确性,并表明了3次谐波注入和负电平利用的协调优化运行方式的有效性。