Page 114 - 《中国电力》2026年第5期

2026 年 第 59 卷

互联互通 [5-7] 、电机驱动 [8-10] 、低频输电 [11-15] 等应 所提电压纹波抑制机理和控制策略的正确性与有
用场景中具有巨大的潜力。 效性。

与其他 MMC 类似，为了将子模块直流电压
的纹波限制在可接受的范围内，需要在每个子模 1 Hexverter 拓扑及建模
块中配置一定容量的直流电容。以中国云南电网
与南方电网主网±350 kV/1 044 MV·A 鲁西背靠背直 Hexverter 典型拓扑结构如图 1 所示 [28] 。Hexverter
流异步联网工程为例，其子模块直流电容为 12 mF， 直接连接交流系统Ⅰ和Ⅱ，Hexverter 的 6 个桥臂
质量和体积都占到了子模块的 50% 以上，成本可 支 路 首 尾 相 连 ， 每 个 桥 臂 支 路 由 n 个 子 模 块 和
达总成本的 40% [16-17] 。尤其 Hexverter 在低频工况 1 个桥臂电感组成。 m(m = 1,2,··· ,6)为支路编号，
时，低频电压纹波的增加会显著提升对子模块电 k(k = 1,2,3··· ,n)为支路中的子模块编号。
容 容 量 需 求 ， 进 一 步 增 加 系 统 体 积 与 成 本 [17-21] 。
交流系统Ⅱ
因此，抑制 Hexverter 直流母线电压纹波，降低对 交流系统Ⅰ
子模块电容设计要求，对其实际工程应用具有重
要意义。 桥臂支路6 桥臂支路1
针对 Hexverter 等 MMC 拓扑，已有部分文献从
电容电压波动、环流与桥臂功率关系、纹波抑制
与电容优化设计等角度展开了研究。文献 [18, 20- 桥臂电感 子模块
24] 分 析 了 MMC 子 模 块 电 容 电 压 波 动 之 间 的 关 桥臂支路5 桥臂支路2
系，提出了基于特定环流注入和零序电压注入的 n级串联
电容电压波动抑制方法，在抑制 MMC 电容电压
纹波的同时提升系统短时过载能力。文献 [25] 基
桥臂支路3
于 桥臂能量解析表达式，提出了通过注入 桥臂支路4
MMC
二倍频环流抑制子模块电容电压波动的策略，进
而 提 出 了 电 容 体 积 最 小 的 优 化 设 计 方 法 。 针 对
Hexverter 拓扑，文献 [2, 26-29] 研究了 Hexverter 的 图 1 Hexverter 典型拓扑结构
桥臂能量与系统运行参数的解析表达式，提出了 Fig. 1 Hexverter tolopogy
桥 臂 功 率 解 耦 控 制 。 然 而 ， 与 传 统 MMC 相 比 ， Hexverter 交流正序网络模型如图 2 所示。u m_k
Hexverter 拓扑结构特殊，仅存在一条零序环流路 为第 m 个桥臂支路中第 k 个子模块的等效电压表
径，控制自由度低，该环流是全系统的“全局环 示， u m 为第 m 个桥臂支路中所有子模块的等效电
流”，具有“多目标、强耦合”特点。目前针对 压之和表示， i m 为第 m 个桥臂支路的电流表示。
Hexverter 的电容电压波动机理及纹波抑制方法的 l和 r分 别 为 支 路 电 感 的 等 效 电 感 和 等 效 电 阻 。
系统性研究仍较为缺乏。 u Ⅰa 、 u Ⅰb 和 u Ⅰc 分别为交流系统Ⅰ的电压，或简写
本文针对 Hexverter 典型拓扑，提出了一种基 为 u Ⅰabc ， i Ⅰa 、 i Ⅰb 和 i Ⅰc 为其电流表示，或简写为
于特定次零序交流环流注入法的电压纹波抑制机 i Ⅰabc 。交流系统Ⅱ的电压表示为 u Ⅱa 、 u Ⅱb 和 u Ⅱc ，
理 及 控 制 策 略 。 基 于 Hexverter 交 流 正 序 网 络 模 或简写为 u Ⅱbc ， i Ⅱa 、 i Ⅱb 和 i Ⅱc 为其电流表示，或
型，分析子模块电容的充放电功率特性，建立电 简 写 为 i Ⅱabc 。 交 流 系 统Ⅰ 和Ⅱ 的 频 率 分 别 为 f Ⅰ
容电压纹波的解析模型。进一步通过 Hexverter 零 和 f Ⅱ 。
序网络模型，推导零序交流环流与零序转移功率 基于 Hexverter 的交流正序网络模型，可以建
之间的定量关系，阐明基于特定次零序交流环流 立 Hexverter 多重 dq 解耦数学模型以及控制模型，
注入的电压纹波抑制机理。在传统 Hexverter 控制 进而实现 Hexverter 与两侧交流电网有功和无功功
策略基础上，提出了一种含电压纹波抑制控制环 率的解耦独立控制，相关研究内容已在 [28,30] 中展
节的 Hexverter 复合控制策略，最后利用仿真验证 示，这里不再赘述。

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