（南京工程学院 南京市）
1.MMC柔性直流输电概述
通常，为了减小长距离输电线路的损耗必须提高输电线路的电压等级，即必须采用高压输电。现有的高压输电技术主要包括高压交流（HVAC）和高压直流（HVDC）两种主流技术。
由于输电线路造价低、相同绝缘条件下线路的电力输送能力强，高压直流输电技术更适用于长距离大容量的电力输送，目前，高压直流输电技术主要有：
基于电流源型换流器的HVDC（LCC-HVDC），即常规直流输电技术
基于电压源型换流器的HVDC（VSC-HVDC）
由于可控性和兼容性更佳，VSC-HVDC在中国也被称为柔性直流输电，简称“柔直”。
近年来，模块化多电平换流器（MMC）以其模块化的结构、低谐波含量、高运行效率等优点在柔性直流输电领域获得了广泛关注，并在多个实际工程中获得应用。对应用于直流输电系统的MMC来说，具有如下特点：
换流器容量大——通常在数百至上千MW
电压等级高——交、直流电压在百kV等级
功率模块数量巨大——高达数百至数千
例如：广东南澳多端柔直工程容量200MW，直流电压±160kV，交流电压166kV，青澳站换流器功率模块数量为1320个
云南鲁西背靠背柔直工程容量1000MW，直流电压±350kV，交流电压380kV，广西侧换流器功率模块数量高达2808个
现有文献对应用于柔性直流输电系统的MMC开展了较多的研究，包括电路拓扑、数学模型、调制与均压、桥臂环流谐波抑制、快速仿真方法、故障保护策略等
在电路拓扑方面，现有文献重点研究了具有直流短路故障抑制能力的换流器拓扑
基于半桥型功率模块构建的换流器结构简单，运行效率高，但是无法抑制直流短路故障
基于全桥或者双箝位型功率模块构建的换流器具有短路故障抑制能力，但是所需功率器件多，损耗大，造价高
在MMC的数学模型方面，现有文献主要对MMC的交流侧、直流侧等效模型进行了研究，分析了电容参数及桥臂电感参数的设计方法
现有文献对MMC的均压与调制策略也进行了研究
载波移相脉宽调制策略开关频率固定，需要对每个功率模块都进行闭环均压控制，功率模块数量较多时几乎难以实现
最近电平逼近调制策略具有开关频率低、均压实现简单的特点，但是模块的开关具有随机性，功率模块的开关频率不固定
在基于最近电平逼近调制策略的低开关频率均压策略方面，现有文献提出了若干方法，但是这些方法在基波周期中的大多数时间内令功率模块投切状态不变，导致模块电容电压波动范围很大
现有文献分析了桥臂环流谐波分量产生的原因，推导了桥臂环流谐波特性，提出了桥臂环流dq同步旋转坐标系下多PI控制器的抑制方法，实现较为复杂；基于PR控制器的抑制方法坐标变换简便，易于实现
另外，在实际工程中发现，功率模块中的控制电路具有恒功率的负载特性，负载的恒功率特性导致了MMC在不控充电阶段会出现正反馈机制的电压发散现象
2.MMC基本原理
MMC特点：
模块化结构，冗余设计降低系统停机概率
多电平输出，输出电压谐波含量低
储能电容分散，降低了直流储能电容的体积
单个功率模块电压等级低
通过功率模块串联可以适用于高压大功率场合
功率模块介绍:
半桥功率模块工作状态
上管（S1）开：输出电压为UC
上管（S2）开：输出电压为0
上管开，对电容进行充放电，定义为投入状态
下管开，功率模块不参与工作，定义为切除状态
2个半桥功率模块串联输出电压
S2开（切除）， S4开（切除），输出电压之和为0
S2开（切除）， S3开（投入），输出电压之和为UC2
S1开（投入）， S3开（投入），输出电压之和为UC1+ UC2
两个功率模块串联连接时输出电压为0，UC，2 UC
所以当多个半桥功率模块串联输出电压所有功率模块均处于切除状态，输出电压为零；
任意一个处于投入状态，输出电压为UC；
任意两个处于投入状态，输出电压为2UC；
任意x个功率模块均处于投入状态，输出电压为xUC。
从而通过一定规律开关功率模块实现电压正弦变化。
作者简介
郁致凡（1996-10-01），男，汉族，籍贯：南京，学历：本科在读，研究方向：电力传输。
论文作者:郁致凡
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
标签：电压论文; 功率论文; 模块论文; 谐波论文; 状态论文; 高压论文; 环流论文; 《电力设备》2018年第17期论文;