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模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是近年来提出的一种应用于柔性直流输电领域的新型拓扑结构,是柔性直流输电的一个重大突破。与传统的电压源换流器拓扑结构相比,MMC采用模块化串联,对电力电了器件要求低,避免了开关器件的直接串联,可以省去大容量滤波器。但是MMC中三个相单元之间的环流抑制问题,是国内外MMC研究工作中的一大难题。本文针对MMC的环流抑制问题提出了一种新的基于载波移相调制策略的环流抑制方法,并将其应用于直流输电系统中。通过对环流的抑制可以减小流过电力电子开关的电流,减小系统损耗,减小系统的发热损耗,对MMC在高压直流输电中的应用具有重要意义。本文的主要工作有: (1)介绍了研究MMC-HVDC的背景和意义,以及国内外研究现状,说明本次课题的主要研究工作。 (2)分析了MMC-HVDC的主要拓扑结构,以及子模块的结构,在分析其工作原理的基础上,建立了MMC-HVDC系统的数学模型,并说明其运行特性。 (3)改进了传统载波移相调制策略,在传统载波移相调制波中加入新的参考分量,使环流实际值跟踪参考值,完成对MMC中环流大小的抑制。外环控制采用PI控制,电流内环采用比例谐振控制器,这种控制器能够在αβ静止坐标系下对交流量进行无静差跟踪、容易实现低次谐波补偿并且不存在耦合和前馈补偿。 (4)最后在PSCAD/EMTDC中搭建七电平MMC-HVDC仿真平台,对本文中提出的MMC控制策略进行了仿真研究。探讨了载波移相调制策略下,加入环流参考分量后对直流侧电压的影响。仿真结果表明,采用αβ坐标系的电流内环控制方法能够有效避免电流耦合项和前馈补偿项,基于载波移相的环流抑制改进策略能够有效抑制环流大小。