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舒军等：六边形变换器电容电压纹波抑制机理及控制策略 2026 年第 5 期

交流系统Ⅰ 交流系统Ⅱ 交流系统Ⅰ 交流系统Ⅱ
i Ⅱa i Ⅱ0
i Ⅰa i Ⅰ0
u Ⅱa u Ⅱ0
r u Ⅰ0 r
u Ⅰa
l l
l i 1 i Ⅱb l i 10 i Ⅱ0
r u 6 r u 60
n
i 6 n
u 1 i 60
u 10
r u Ⅱb u 50 i 20 u Ⅱ0
桥臂支路5 l l 桥臂支路2 桥臂支路5 i cir l r 桥臂支路2
i 2
u 5
r i 5 u 2 l i 50 u 20
i Ⅰb i Ⅰ0 r
u 4
i 3 u 40 i 30
N
N i 4 u 3 r u 30 r
u Ⅱa l i 40 l
l u Ⅰ0 l
r i Ⅱc r i Ⅱ0
i Ⅰc
i Ⅰ0
u Ⅱc
u Ⅱ0
u Ⅰc
u Ⅰ0
a) 正序网络模型
a) 零序网络模型
u mdc_n u mdc_k u mdc_1
r l
r l
u m_n u m_k u m_1
i m
u m0_DC_n u m0_DC_k u m0_DC_1
i m0
um
b) 第m个桥臂建模细节 u m0_DC u m0
图 2 Hexverter 交流正序网络模型
u m0_AC_n u m0_AC_k u m0_AC_1
Fig. 2 Positive sequence network model of Hexverter
u m0_AC
Hexverter 的零序网络模型如图 3 所示。 u m0_k b) 第m个桥臂建模细节
为第 m 个桥臂支路中第 k 个子模块的等效零序电 图 3 Hexverter 零序网络模型
压， u m0 为第 m 个桥臂支路中所有子模块的等效 Fig. 3 Zero-sequence network model
零序电压之和， i m0 为第 m 个桥臂支路中零序电 of Hexverter
流。 i cir 为在 Hexverter 中形成的零序环流，包含零
电功率分量和 6 个交流充放电功率分量 [28] 。其中
序直流环流分量 i cir_DC 和零序交流环流分量 i cir_AC 。
直流充放电功率分量描述了相邻支路之间的子模
i Ⅰ0 和 i Ⅱ0 为 Hexverter 向 交 流 系 统Ⅰ 和Ⅱ 注 入 的 零
序电流，在稳态情况下，以上变量满足关系式为 块电容直流充放电功率，会导致相邻支路之间的
子 模 块 电 容 电 压 不 均 衡 。 基 于 零 序 直 流 环 流

n ∑


u m0 =

 u m0_k i cir_DC 注入的相邻支路之间以及支路内的子模块电



 k=1

 [28]
 容电压均衡控制等相关研究 已在中展示，这里


u m0_k = u m0_DC_k +u m0_AC_k



 不再赘述。

 n ∑


u m0_AC = u m0_AC_k


 （1） 2.2 交流充放电功率及电压纹波模型
 k=1



 Hexverter 子模块电容充放电功率中的交流功率
 n ∑



u m0_DC =

 u m0_DC_k 分量描述了相邻支路之间的子模块电容交流充放



 k=1


 电功率差，导致子模块电容电压纹波 [2,7,31] 。该交


i cir = i cir_DC +i cir_AC



 流功率的频率主要包括 f Ⅰ 、 f Ⅱ 、 2 f Ⅰ 、 2 f Ⅱ 、
 f Ⅰ +
i Ⅰ0 = i Ⅱ0 = 0

f Ⅱ 和 f Ⅰ − f Ⅱ 。
2 子模块电容充放电功率特性 在 Hexverter 的应用中，一般情况下低频纹波
对电容容量影响最大，所以选取最低的交流频率

2.1 直流充放电功率与电容电压均衡 （ f Ⅰ − f Ⅱ ）为分析对象。该频率的交流功率分量
子模块电容的充放电功率包含 1 个直流充放 ∆P m f Ⅰ − f Ⅱ [2] 可表示为
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