【摘 要】
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全桥-半桥1:1混合型MMC（简称混合型MMC）以其建造费用低、运行效率高、直流侧短路故障穿越能力强等优点,在柔性直流输电系统换流站的拓扑中得到了广泛关注,并已初步成为柔直换流站的首选方案。在极端天气及森林火灾等场景下,考虑输电线路的绝缘问题,一般会降低混合型MMC直流侧电压以维持运行的可靠性;在传输功率固定时,还可通过降低混合型MMC直流侧电压以增大直流侧传输电流,进而实现直流融冰功能。当混合型
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全桥-半桥1:1混合型MMC（简称混合型MMC）以其建造费用低、运行效率高、直流侧短路故障穿越能力强等优点,在柔性直流输电系统换流站的拓扑中得到了广泛关注,并已初步成为柔直换流站的首选方案。在极端天气及森林火灾等场景下,考虑输电线路的绝缘问题,一般会降低混合型MMC直流侧电压以维持运行的可靠性;在传输功率固定时,还可通过降低混合型MMC直流侧电压以增大直流侧传输电流,进而实现直流融冰功能。当混合型MMC运行于低直流电压工况下时,由于FBSM和HBSM工作方式的不同,会导致子模块电容电压出现不均衡现象。针对上述问题,本文聚焦全桥-半桥1:1混合型MMC展开研究,主要内容如下:（1）分析了混合型MMC的基本控制原理,在dq坐标系下建立了混合型MMC的数学模型,在此基础上总结了现有电压电流双闭环控制系统及环流控制器的设计流程,最后在Matlab/Simulink中搭建了全桥-半桥1:1混合型MMC双端仿真模型,验证了均压排序算法的正确性和环流抑制器的有效性。（2）针对混合型MMC在低直流电压运行工况下,FBSM和HBSM电容电压不均衡现象,通过对一个基频周期内FBSM及HBSM电容电压充放电过程分析,推导了FBSM和HBSM电容电压不均衡问题发生的机理,进而计算出不均衡问题发生的边界条件,并总结出调制比及功率因数对子模块电容电压不均衡问题的影响规律。最后,通过仿真验证了低直流电压运行工况下,子模块电容电压不均衡问题分析的正确性。（3）简述了现有的混合型MMC电容电压均衡控制方法各自的优点和不足。首先,提出了基于三次谐波电压注入的改善措施,通过改变桥臂输出电压的波形改善子模块电容电压不均衡问题,之后,在现有二倍频环流注入的改善基础上,进一步计算了对混合型MMC运行区域的改善效果。定量和定性地分析了三次谐波电压及二倍频环流注入幅值及初始相位对子模块电容电压的影响规律,通过对注入后的损耗分析,综合对运行区域的扩充效果得到:基于二倍频环流注入的改善措施具有较好的实用价值。（4）搭建了基于全桥子模块的三相MMC物理实验平台,实验平台基于模块化的设计思想,将换流器不同功能的电路分块设计,便于调试和后期的升级。详细介绍了试验平台的硬件电路部分和软件部分,完成了各部分电路的调试,并得出初步的调试波形。
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