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电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)是一种通过电磁感应原理和电力电子技术实现电能变换的新型智能变压器(Smart Transformer,ST)。它不仅能够实现传统电力变压器能量传输和电压等级变换的功能,而且具有无功补偿、新能源并网、体积小、质量轻等特点。由此可见,PET在新能源智能电网中扮演着重要的角色。由于PET工作在大功率,高电压环境下,其输入级多采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)。本文详细地分析了PET的拓扑结构和工作原理,介绍了PET输入级MMC子模块的3种工作模式和6种工作状态,阐述了最近电平调制(Nearest Level Modulation,NLM)和载波移相调制(carrier phase shift SPWM,CPS-SPWM)的实现原理和优缺点。为验证PET输入级MMC系统的可行性和稳定性,本文在Matlab中搭建双闭环PI控制系统,并进行了无功阶跃响应和潮流翻转响应的仿真分析。当PET输入级MMC采用最近电平调制策略时,子模块电压不均衡产生相间环流,增加器件损耗和开关容量。因此,MMC系统子模块电容电压均衡控制至关重要。本文以系统上、下桥臂开关函数入手,详细地讲解子模块电容电压波动和产生环流的原因。为抑制谐波环流,在系统中加入通用MMC环流抑制器,通过仿真验证其合理性。在实际应用中,PET输入级MMC单桥臂子模块数量庞大。针对传统均压排序算法开关频率高、运算量大、开关损耗大等问题,提出一种快速排序算法和重排序因子相结合的优化方法。仿真结果表明此优化方法能够大幅度减少子模块排序时间复杂度和开关频率。PET输入级MMC子模块开关频率大小会影响系统的稳定运行。以往子模块均压方法只注重减少系统单个采样周期的计算量和开关频率,但无法精确控制子模块开关频率。传统PID控制原理简单易懂,但系统三相电流为时变量,固定的PID参数难以调节出满意的控制效果。针对以上问题,提出一种子模块平均开关频率精确控制的均压方法,利用模糊PID控制器调整子模块电压的影响因子,再对子模块电压排序,从而降低计算量和子模块开关频率,同时精确地控制开关频率,最终实现子模块电压均衡控制。分别搭建基于传统PID和模糊PID的仿真模型,验证采用模糊PID方法有效性和优越性。