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模块化多电平换流器(ModularMultilevel Converter,MMC)作为一种新型的电压源型换流器,由于其模块化结构、输出波形谐波含量少、可独立控制有功无功功率、可向孤岛送电而得到广泛应用。目前对于模块化多电平换流器的研究主要集中于一次系统建模、控制策略等领域。MMC的子模块拓扑结构主要有三种:半桥子模块(Half Bridge Sub-Module,HBSM)、箝位双子模型(ClampDouble Sub-Module,CDSM)、全桥子模块(Full Bridge Sub-Module,FBSM)。本文针对MMC 一次系统器件模型仿真速度慢的问题,基于HBSM可变电阻等效方法,提出了一种新的CDSM与FBSM详细模型等效方法。通过分析子模块的运行原理,将CDSM分为闭锁状态与正常运行状态,将FBSM分为正向投切状态、负向投切状态与闭锁状态,将不同运行状态与HBSM对比得到不同运行状态下CDSM、FBSM等效模型。同时为了优化等效模型的精确度,提出了过渡状态。在PSCAD/EMTDC中搭建了所提出的等效模型与器件模型,通过仿真验证了所提出等效模型的精确度与仿真效率的提高。同时,本文在基于RTDS平台实现FBSM时,发现其闭锁稳态在大电阻与充电状态之间不断转变,其精度受大电阻阻值的选取有关。针对这一问题,本文研究了不同串联电感与子模块电容值对于闭锁稳态精度的影响,给出了不同条件下,大电阻阻值的选择方法,有效提高了基于RTDS平台等效模型的精度。通过在RTDS中建立单桥臂模型与单端系统模型,验证了所提出方法的有效性。本文针对基于载波移相调制系统的冗余问题提出了一种热冗余策略。该策略按照一定的时间间隔,通过轮换顺序选取每个桥臂处于运行状态的子模块,将其电容电压输入控制器,同时将控制器的输出信号赋予相应的子模块。其余子模块则处于热冗余状态,其控制信号为0。通过这种选取,使得每个子模块的电容电压都处于额定值,当发生子模块故障时,切除故障子模块,其余子模块仍维持稳定运行。在PSCAD/EMTDC中搭建的双端模型验证了所提出热冗余策略的有效性。