VSC-HVDC应用中的模块化多电平变换器设计.docx

VSC-HVDC 应用中的模块化多电平换流器设计 本文概述了模块化多电平换流器（MMC）在 VSC-HVDC 应用中的设计原理和实现方法。MMC 是一种高性能的换流器结构，它通过使用标准组件实现了高达 1000MW 的额定功率。 MMC 的设计考虑了子模块电压波动对换流器工作性能的影响，并提出了一个计算方法来确定子模块电容值、电容器数量、每个阀的子模块数和平均电容电压设定等参数。 MMC 的工作原理是将交流和直流电压直接控制，实现交流和直流电压之间的完美控制。每个子模块包括一个电容器，用于定义半导体开关上的电压。用这些电容作为电压源的换流器运行，合成交流和直流电压。 MMC 的优点包括减少了半导体器件的开关次数，消除了对在交流和直流输出端进行滤波的需要，并且降低了辐射和传导电磁兼容（EMC）噪声。 在 MMC 的设计中，一种广泛使用的方法是在每个开关位置仅使用带单个 IGBT 的子模块，以避免直接串联的需要。但是，这种方法也会导致子模块的电压容量受限。为了实现超过 300 kV 的直流母线电压，需要几百个子模块组成换流器桥臂子模块集合。 MMC 的工作是将输入和输出端之间传输的能量分配到所有子模块。交流和直流系统之间的瞬时功率差异会导致每个子模块的电容器上出现电压波动，从而影响阀门的电压容量。增加每个阀的子模块数量将减少由于能量共享过程而产生的波动；然而，引入额外的子模块也会增加换流器损耗。 为确保 MMC 的高性能，需要考虑子模块电压波动对换流器工作性能的影响，并建立一套理论来计算可用于特定应用的最小子模块数。这对于优化 MMC 设计非常重要，以确保换流器损耗的估算和换流器设计的优化。 在 MMC 的应用中，需要考虑子模块的数量、电压容量和换流器损耗等参数，以确保换流器的高性能和可靠性。此外，MMC 的设计还需要考虑客户规定的总谐波失真可能低至基波的 0.5%，以确保换流器输出的电压波形无失真。 MMC 是一种高性能的换流器结构，它可以实现交流和直流电压之间的完美控制，并且具有减少半导体器件的开关次数、消除了对在交流和直流输出端进行滤波的需要等优点。然而，MMC 的设计需要考虑子模块电压波动对换流器工作性能的影响，并建立一套理论来计算可用于特定应用的最小子模块数，以确保换流器的高性能和可靠性。