模块化多电平换流器在高压变频器中的应用与控制策略

"基于模块化多电平换流器的新型高压变频器拓扑及其控制" 本文主要探讨了在煤矿设备高效能源利用和节能减排背景下，采用模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）设计的一种新型高压变频器。这种变频器的关键在于其模块化结构，它由多个子模块组成，每个子模块包含一个电容器和开关元件，能够生成多电平电压输出，从而实现更平滑的电压波形和更低的谐波含量。 首先，文章介绍了MMC的基本结构，包括其多电平特性，这使得它在高压大容量应用中具有优势，因为它可以提供接近正弦波的输出电压，降低对滤波器的需求。此外，MMC的工作机制也得到了分析，即通过控制各个子模块的状态来调整整体输出电压水平。 接下来，文章重点讨论了逆变侧的控制策略。为了保持子模块电容电压的稳定平衡，采用了建模排序法。这种方法通过对子模块电容电压的实时监测和排序，确保在整个系统中分配负载均衡，从而维持整体性能的稳定性。 在调制算法方面，文章对比了不同的调制策略，并强调了载波正负反相层叠脉冲宽度调制技术（POD-PWM）的优势。POD-PWM技术能够有效地减少谐波，提高输出电能质量。通过Matlab-Simulink进行仿真和RT-Lab半实物仿真设备进行实验，验证了该调制策略的有效性。 实验结果显示，基于MMC的高压变频器运行稳定，电容电压保持平衡，输出的电能质量高，谐波含量极低。这不仅证明了提出的载波正负反相层叠控制与电压稳定平衡控制相结合的控制策略的可行性，还确定了在特定实验条件下最优的三角载波频率。 总结来说，该研究提出了一种结合了模块化多电平换流器和先进控制策略的新型高压变频器，旨在提高煤矿设备的能源效率，减少能源消耗，并优化电网中的电能质量。这一创新设计有望在未来的电力转换系统中得到广泛应用，特别是在需要高压、大功率以及低谐波输出的场合。