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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

* * *
P Ⅰ P Ⅰ Q Ⅰ Q Ⅰ Q Ⅱ Q Ⅱ P Ⅱ u Ⅰabc u Ⅱabc i Ⅰabc i Ⅱabc 5 仿真验证

u dc_av
1) 多重解耦控制环节 5.1 仿真参数
*
u dc_av
为了验证本文提出的电容电压纹波抑制机理
u xdc_av 桥臂间电压 *
均衡控制 u m_k Hexverter 和方法的正确性，搭建了 Hexverter 仿真模型，主
u ydc_av m=1 , 2, ..., 6
k=1, 2, 3, ..., n
x=1,3,5
* 电路接线原理如图 5 所示，主电路参数如表 1 所
u x0_DC
*
* y=2,4,6 u m0_DC_k
u y0_DC
u xdc_k m=1 , 2, ..., 6 示。注释交流系统Ⅰ和Ⅱ初相位为 0，单位功率
x=1, 3, 5 k=1, 2, 3, ..., n
k=1, 2, 3, ..., n 桥臂内子模块间 调制 因数运行。根据表 1 以及式（8）（7），主要参
电压均衡控制
u ydc_k
y=2, 4, 6 数计算结果如表 2 所示。
k=1, 2, 3, ..., n 2) 直流电压均衡
控制环节 2
*
u m0_AC_k
m=1 , 2, ..., 6
P Ⅰ Q Ⅰ P Ⅱ Q Ⅱ u Ⅰabc u Ⅱabc i Ⅰabc i Ⅱabc
k=1, 2, 3, ..., n 交流系统Ⅱ
Hexverter
f 交流系统Ⅰ
ΔP m Ⅰ −f Ⅱ
式(2) 式(8)(9)
3) 直流电压纹波抑制控制环节
图 4 Hexverter 复合控制原理 图 5 仿真的主电路接线原理
Fig. 4 Block of compound control for Hexverter Fig. 5 Schematic of main circuit for simulation

生 Hexverter 的交流调制电压 u ∗ (k = 1, 2, 3, ··· , n 且 表 1 仿真参数
m_k
Table 1 Main parameters
m = 1,2,··· ,6)， 实 现 Hexverter 与 两 侧 交 流 电 网 交
参数 值
换的有功 P Ⅰ 、 P Ⅱ 和无功功率 Q Ⅰ 和 Q Ⅱ 的解耦独
每个桥臂串联的子模块数量/个 6
立控制，以及所有子模块平均直流电压 u 稳定
dc_av 子模块电容容量/mF 10
控制；通过直流电压均衡控制环节，可以产生零 桥臂等效电感/mH 1
序直流调制电压 u ∗ (k = 1,2,3,··· ,n m = 1,2,··· ,
m0_DC_k 桥臂等效电阻/Ω 0.05
6)， 进 而 实 现 各 桥 臂 支 路 电 容 平 均 直 流 电 压 子模块电容额定直流电压/V 4 000
u mdc_av (m = 1,2,3,4,5,6)以 及 桥 臂 支 路 内 各 子 模 块 系统额定功率/(MV·A) 20
电容直流电压 u mdc_k (k = 1,2,3,··· ,n m = 1,2,3,4,5,6) 交流系统Ⅰ的频率*/Hz 50
的均衡 [28] 。 交流系统Ⅱ的频率*/Hz 60
在 图 4 中 ， 直 流 电 压 纹 波 抑 制 控 制 环 节 中 ， 交流系统Ⅰ的额定线电压*/kV 10.50
交流系统Ⅱ的额定线电压*/kV 11.40
针 对 交 流 频 率 （ f Ⅰ − f Ⅱ ） 的 低 频 电 压 纹 波 ， 将

Hexverter 以 及 两 侧 交 流 系 统 的 运 行 参 数 代 入 式 表 2 主要参数计算结果
（2），可以计算得到交流频率（ f Ⅰ − f Ⅱ ）的交 Table 2 Calculation results of main parameters
流功率分量 ∆P m f Ⅰ − f Ⅱ ，再根据式（8）和（9）可计 参数 值 参数 值
算 获 得 奇 数 和 偶 数 桥 臂 的 零 序 交 流 调 制 电 压 f Ⅰ − f Ⅱ 10 Hz A 0x 0.052 1 p.u.
u ∗ (k = 1,2,3,··· ,n m = 1,2,··· ,6)。 ∆P m f Ⅰ − f Ⅱ 2.72 e-4 p.u. A 0y 0.027 5 p.u.
m0_AC_k
f Ⅰ −f Ⅱ
将 多 重 解 耦 控 制 环 节 所 输 出 的 交 流 调 制 电 2∆U dcm 0.096 p.u. ω 0 31.4
χ π/6 5π/6
压、直流电压均衡控制环节所输出的零序直流调 θ 0

制电压以及直流电压纹波抑制控制环节所输出的 5.2 电压纹波机理的仿真验证
零序交流调制电压等叠加到 Hexverter 的调制电压 为了验证直流电压纹波抑制机理，本文对比
u ∗ (k = 1,2,3,··· ,n m = 1,2,··· ,6)中，即可实现 Hex- 展 示 了 直 流 电 压 纹 波 与 注 入 零 序 交 流 电 压 幅 值
m_k
verter 与两侧交流电网有功和无功功率的解耦独立 A 0y 的理论计算和仿真结果，如图 6 所示。计算和
控制和相邻支路之间以及支路内子模块电容电压 仿真中，保持 A 0x 为 0.521 不变，其他参数如表 2
均衡的同时，实现直流电压纹波抑制控制。 所示，改变 A 0y 可以分析 A 0y 对特定次电容电压纹

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