模块化多电平高压变频装备换流理论与优化方法主要取得以下研究成果 （1）高功率密度技术：改进型MMC拓扑及其优化控制技术 针对MMC变频器低频运行时的电容电压波动问题，提出一种改进型MMC拓扑结构(H-MMC)，该拓扑通过降低直流母线电压的方法从本质上降低子模块电容电压的波动，显著降低子模块电容器容量，提升变频器功率密度。相比传统电容电压波动抑制策略，所提拓扑可有效解决低频运行下存在的环流与共模电压问题。在此基础上，本研究对H-MMC的控制方法进行优化，提出降低子模块电容电压平均值方法，实现H-MMC电容容量的进一步降低。 （2）高换流效率技术：一种低开关频率的MMC解耦调制技术 针对高压大功率MMC变频应用，提出一种解耦的调制方法。该方法将传统的最近电平调制和载波移相调制策略进行组合优化，可以保证输出电压波形的谐波特性不受MMC环流控制的影响。相比传统载波移相调制，所提方法在相同输出波形质量的情况下具有更低的开关频率，有效提升了变频器效率。 （3）高可靠性技术：子模块故障容错与热插拔结合技术 为实现高可靠性MMC变频器的容错运行，提出将热备用与热插拔机制结合。相比传统热备用机制，所提方法在备用相同子模块数量下具有更高的可靠性。此外，提出了热插拔的实现策略，使MMC在热插拔过程中平稳过渡。 （4）模块化多电平变频驱动平台建设 为有效验证上述技术理论，在现有实验平台的基础上改造，完成了基于MMC的变频驱动测试平台。该平台可实现额定电压380V额定功率7.5kW的感应电机对拖，其中MMC单独作为逆变器驱动电机，也可进行背靠背连接实现四象限运行。MMC采用独立的控制系统，通过光纤进行相互通信，并针对子模块过压、桥臂电流过流、通信障碍等故障工况均设置了一系列完备的保护措施。

哈尔滨工业大学

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