模块化多电平换流器MMC原理简介PPT学习教案.pptx

模块化多电平换流器（MMC）是一种先进的电力电子转换技术，广泛应用于高压直流输电（HVDC）系统和可再生能源并网等领域。MMC的基本原理是通过将多个半桥功率模块串联，形成一个多电平的电压源逆变器，从而实现高电压等级的输出，同时减少谐波含量。 在MMC的电路结构中，每个半桥模块由一对IGBT（绝缘栅双极晶体管）组成，可以处于三种工作状态：投入状态（上IGBT导通，下IGBT关断，电容充电或放电）、切除状态（上IGBT关断，下IGBT导通，电容旁路，电压为0）和闭锁状态（上下IGBT均关断）。这些状态的组合使得MMC能输出连续且接近正弦的电压波形，显著降低了谐波水平。 MMC的主要优点包括： 1. 开关器件的耐压需求较低，降低了对器件一致性的要求。 2. 由于采用多电平结构，可以得到非常平滑的输出电压，谐波含量低。 3. 开关频率相对较低，减少了开关损耗，提高了系统效率。 4. 容易实现双向能量流动的背靠背结构。 5. 不需要输出变压器，减小体积，降低成本，减少损耗。 6. 模块化设计便于扩展容量和实现冗余，增强了系统的可靠性和可维护性。 在实际应用中，桥臂电感（Larm）的设计也至关重要。Larm不仅起到交流连接的作用，还能抑制相间环流和限制短路电流。根据系统参数，如交流线电压（10kV）和直流电压（20kV），可以计算出MMC的最大输出交流相电压有效值（7.07kV）。对于2.5MVA的系统，电感值的选取应确保在额定运行条件下的性能优化。 MMC的控制策略通常采用单极性PWM调制，通过调整各功率模块的开关状态，使得输出电压逼近理想的正弦波形。通过三角波移相载波的方法，可以精确控制每个IGBT的通断时间，进一步改善输出电压的质量。 模块化多电平换流器以其独特的结构和优势，在现代电力系统中扮演着重要角色，尤其在高压直流输电和大型可再生能源并网项目中，成为技术发展的热点。