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模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)凭借其高度模块化，易于扩展冗余，避免开关器件直接串联，子模块电容电压控制简单等优良特性正受到工业界和学术界的广泛关注。在中压应用领域，MMC桥臂子模块数较少，在最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation, NLM)下会产生严重的交流电压波形畸变。本文设计了一种子模块电容电压差异型(Diverse Submodule Voltage, DSV)MMC，并提出了相适应的优化调制策略，旨在避免使用脉冲宽度调制的同时，减少交流电压波形畸变。
DSVMMC每个桥臂中包含N个半桥结构的全电压子模块(Full-Voltage Submodule, FV SM)以及一个全桥结构的半电压子模块(Half-Voltage Submodule, HV SM)。HVSM平均电容电压仅FVSM一半。相较于桥臂子模块数为N的半桥MMC而言，DSVMMC通过在每个桥臂中额外加入一个HVSM，将桥臂电压以及内电势电平数由N+1增加到2N+1，有效减少了交流电压波形畸变。确定了桥臂中应投入HVSM与FVSM数的基本计算原则。通过在计算中引入偏置x、y，实现了上、下桥臂电压步进时刻的错位，将内电势电平数由2N+1增加到4N+1，进一步降低了交流电压畸变，相较于NLM调制下的半桥MMC，总谐波畸变率(Total Harmonic Distrotion, THD)降低约61.1%。
为了确定使DSVMMC交流电压THD最低的最优偏置x、y，分析了x、y对桥臂电压的影响。在整个x、y取值范围内，存在三种类型的桥臂电压。分析了三类桥臂电压的基本特征，定量计算了其对应的x、y边界条件。据此计算了三类桥臂电压所对应的最优x、y。仅当桥臂电压为第二类桥臂电压时，存在最优偏置x、y，其满足x=-0.25，-0.375≤y≤0.125或x=0.25,-0.125≤y≤0.375。
分析了x、y为最优偏置时，对桥臂电压步进错位的影响。揭示了步进错位造成交流电压幅值偏离参考的现象和原理。利用x=±0.25时一相总电压关于NUC(UC表示FVSM平均电容电压)对称，设计了桥臂电压步进错位控制策略，消除了交流电压幅值偏差。此外，揭示了HVSM电容电压失稳的风险，并基于滞环控制和FVSM投切配合，设计了HVSM电容电压控制策略，能够在不改变桥臂电压的前提下，使HVSM电容电压维持于参考值附近。综合上述控制策略，总结了DSVMMC优化调制策略总体流程。
基于单相DSVMMC硬件平台与MATLAB/SIMULINK仿真模型，验证了DSVMMC及其优化调制策略的可行性及优越性。
DSVMMC每个桥臂中包含N个半桥结构的全电压子模块(Full-Voltage Submodule, FV SM)以及一个全桥结构的半电压子模块(Half-Voltage Submodule, HV SM)。HVSM平均电容电压仅FVSM一半。相较于桥臂子模块数为N的半桥MMC而言，DSVMMC通过在每个桥臂中额外加入一个HVSM，将桥臂电压以及内电势电平数由N+1增加到2N+1，有效减少了交流电压波形畸变。确定了桥臂中应投入HVSM与FVSM数的基本计算原则。通过在计算中引入偏置x、y，实现了上、下桥臂电压步进时刻的错位，将内电势电平数由2N+1增加到4N+1，进一步降低了交流电压畸变，相较于NLM调制下的半桥MMC，总谐波畸变率(Total Harmonic Distrotion, THD)降低约61.1%。
为了确定使DSVMMC交流电压THD最低的最优偏置x、y，分析了x、y对桥臂电压的影响。在整个x、y取值范围内，存在三种类型的桥臂电压。分析了三类桥臂电压的基本特征，定量计算了其对应的x、y边界条件。据此计算了三类桥臂电压所对应的最优x、y。仅当桥臂电压为第二类桥臂电压时，存在最优偏置x、y，其满足x=-0.25，-0.375≤y≤0.125或x=0.25,-0.125≤y≤0.375。
分析了x、y为最优偏置时，对桥臂电压步进错位的影响。揭示了步进错位造成交流电压幅值偏离参考的现象和原理。利用x=±0.25时一相总电压关于NUC(UC表示FVSM平均电容电压)对称，设计了桥臂电压步进错位控制策略，消除了交流电压幅值偏差。此外，揭示了HVSM电容电压失稳的风险，并基于滞环控制和FVSM投切配合，设计了HVSM电容电压控制策略，能够在不改变桥臂电压的前提下，使HVSM电容电压维持于参考值附近。综合上述控制策略，总结了DSVMMC优化调制策略总体流程。
基于单相DSVMMC硬件平台与MATLAB/SIMULINK仿真模型，验证了DSVMMC及其优化调制策略的可行性及优越性。