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模块化多电平换流器技术概述
资料介绍
模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，MMC）是一种基于模块化子单元级联结构的电压源换流器拓扑，由德国学者Rainer Marquardt于2001年首次提出。该拓扑通过将多个子模块（Submodule，SM）串联构成换流器桥臂，具有输出谐波含量低、开关损耗小、无需大量滤波设备、可扩展性强等显著优势，已成为高压直流输电（HVDC）、柔性交流输电系统（FACTS）、新能源并网等领域的主流换流技术。
一、MMC的基本拓扑结构
1.1 换流器主电路构成
MMC通常采用三相六桥臂结构，每相由上、下两个桥臂组成，每个桥臂包含N个结构相同的子模块和一个桥臂电抗器（Larm）。子模块是MMC的核心组成单元，目前工程中应用最广泛的是半桥型子模块（Half-Bridge Submodule，HBSM），其拓扑结构包含两个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、两个反并联二极管以及一个直流储能电容（CSM）。
1.2 子模块工作原理
半桥子模块通过控制两个IGBT的导通状态实现三种工作模式：
· 投入模式：上管导通、下管关断，子模块电容接入桥臂，输出电压为电容电压Uc
· 切除模式：上管关断、下管导通，子模块电容被短接，输出电压为0
· 闭锁模式：两管均关断，子模块通过二极管续流，实现故障隔离
通过控制各桥臂中投入子模块的数量，可实现桥臂电压的阶梯式调节，进而合成接近正弦波的交流输出电压。
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