基于桥臂电流的模块化多电平换流器精准控制策略与环流抑制

本文主要探讨了一种创新的控制策略——基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器(MMC)控制方法。模块化多电平换流器因其输出电压和电流谐波低、损耗少、易于扩展等特点，在高压大容量电压源换流器领域表现出色，尤其在柔性直流输电(FDC)中具有广泛应用潜力。然而，MMC的复杂拓扑结构带来了桥臂内部环流和子模块电容电压分布不均匀的问题，这在传输容量和电压等级提升时显得尤为重要。 该控制策略首先通过理论分析，揭示了上、下桥臂传输功率与桥臂电流之间的关系，这是实现有效控制的基础。接着，设计了一套上、下桥臂独立的内外环控制系统，采用dq变换技术对换流器的三相桥臂电流进行精确控制，确保了各相电流指令值的准确生成。这种设计有助于提高控制精度和效率。 为了克服桥臂环流带来的影响，文章引入了桥臂电流环流抑制器，将有功和无功控制量纳入闭环控制，从而能够更有效地抑制环流，减少电流峰值的畸变，保护换流器免受过载损害。此外，这种方法还能加速子模块电容的电压均衡，进一步提升了系统的稳定性和可靠性。 作者在31电平柔性直流输电实验平台上对提出的控制策略进行了实际验证，结果显示，该方法具有高精度、高效抑制桥臂环流的优势，对于提升MMC在高压直流输电系统中的性能具有显著效果。因此，基于桥臂电流直接控制的MMC控制策略为解决MMC在FDC应用中的关键问题提供了一种有效的解决方案，有望推动该领域的技术进步。