2009年--外文翻译--模块化多电平变换器（MMC）的脉冲宽度调制的实验和控制（译文）

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1、中文 6383 字 ,4500 单词， 2.1 万英文字符 出处： Hagiwara M, Akagi H. Control and Experiment of Pulsewidth-Modulated Modular Multilevel ConvertersJ. IEEE Transactions on Power Electronics, 2009, 24(7):1737-1746. 模块化多电平变换器 (MMC)的 脉冲宽度调制的实验和控制 M Hagiwara， H Akagi 摘要： 模块化多电平变换器 (MMC)是 新一代 不需要变压器而实现 高 、 中压电力转换 的 多级转换器

2、 中的一种。 MMC 的每相是基于多个双向斩波单元的串级连接。因此需要对每个浮动的 直流 电容器进行电压平衡控制。然而， 目前还 没有文章涉及到 通过理论和实验验证来实现 电压平衡控制的明确讨论 。 本文涉及两种类型 的脉冲宽度调制 模块化多电平转换器 (PWMMMCs) 来解决 他们的电路配置和 电压平衡 控制。平均 控制 和平衡控制的结合使 脉冲宽度调制 模块化多电平转换器(PWMMMCs)在没有 任何外部电路 的情况下 实现电压平衡 。 脉冲宽度调制 模块化多电平转换器 (PWMMMCs)的可行性 ,以及 电压平衡 控制的有效性 ,通过 仿真和实验 已经被证实 。 关键词：电压电力转换，

3、多级转换器，电压平衡控制 一、 介绍： 大功率的转换器的应用需要线性频率变压器来达到加强电压或电流的额定值的目的 1-4。 2004 年投入使用的 80MW 的静态同步补偿器 的转换侧 由 18 个 中 点箝位 (NPC)式 转换器 组成 4， 每个系列的交流双方 串联 相应的变压器。 线性 变压器的使用不仅使转换器笨重 ,而且 也导致 当 单线接地故障 发生 时出现 直流磁通偏差 5。 最近 ， 许多 关于电力系统和电力电子的多级转换的 科学家和工程师 ， 参与到多电平变换器 为了 实现 无需变压器而实现 中压电力转换 6-8。两种典型的方法有： （ 1）多级多电平转换 (DCMC)6-7;

4、 （ 2）飞跨电容型多电平变换器 (FCMC) 8。 三电平多级多电平转换器（ DCMC）或者 NPC 转换器已经被投入实际使用，如果在 DCMC 中电平的数量超过三个 ， 容易导致 串联的 直流电容 内在电压的不平衡，因此两个 直流 电容需要一个外部电路（例如 buck boost 斩波电路） 11，此外，一个 箝位二极管 耐压值的增长是非常有意义的，而且这种增长 需要 每相串联多个模块，这就造成一些困难 。 因此合理的电平 数量应该根据实际需要考虑但至多不能超过五个。至于 FCMC,四级的脉冲宽度调制（ PWM）换流器目前已经被 一个制造中压驱动器 的企业 大量生产。然而，较低的载波频率（

5、低于 1KHz）的浮动电容器的价格依然昂贵，这是 FCMC 最大的劣势。 图 1： 斩波式 模块化多电平逆变器的电路配置 : (a)电源电路 ,(b) 带 直流 浮动电容器 的 双向 PWM 斩波器 在 相关 文献中都有 关于 模块化多电平变换器（ MMC） 的介绍，他们应用于大功率场合 。图 1 展示了一个 三相模块化多电平逆变 器的基本电路布局 。每个支路包含两个由 多个双向的 级联 斩波器单元 组成的 电感 单元 和两个 非耦合缓冲 电感 。 由于 MMC 在设计时 容易 构造、装配，且具有 灵活性的特点， 所以非常适合用于 高中压电力转换 。 西门子计划 将 MMC 投入实际使用 ，并

6、以“超高压直流 (HVDC)”命名 。 额定功率 为 400W的 超 高压直流 (HVDC)系统 、直流电压为正负 200kv，每相有 200 个串联的斩波器。 然而文献 14 20的作者 并没有关于阶梯调整 的介绍 ，特别是每相如何实现 200 个浮动 直流 电容器的电 压平衡也没有详细说明。此外，实验结果也 没有公布。 模块化多电平变换器 双星配置的 MMCs 使 半桥转换单元（斩波单元型 MMC（图 1） 使用单相全桥转换单元（桥式单元型 MMC） 星形配置 MMC（图 3（ a） 增量配置 MMC（图 3（ b） 双 MMC（图 14） 图 2 模块化多电平变换器的分类 本文重点介绍 通过每相使用两个非耦合缓冲电感或 一个缓冲耦合电感 来测试电压平衡控制 和脉宽调制 MMC(PWMMMC)的操作性能 。本文的最终目的是使用