MMC模块化多电平换流器仿真（五）：手把手搭建MMC逆变器-环流抑制(PI...

Note：直流支撑电容可以去了，不影响仿真。二阶低通滤波器作用是为了提取100Hz以下的量，然后减去，剩下的就是二倍频的谐波分量。这个低通滤波器的频率选取可以为0-<100Hz，比如0 5 55 等（选取不同的频率可能增益会不同），环流是一个共模分量，没有50Hz的量注意下。

参考教材：

《模块化多电平换流器原理及其应用》科学出版社；

《柔性直流输电系统（第二版）》机械工业出版社；

《PWM整流器及其控制》机械工业出版社；

视频换源，环流抑制器采用PIR控制

仿真中对应的细节问题在这里说明一下：

1、按照MMC的理论，前馈解耦的里面的前馈usd、usq应该从理想源处测量，这个时候耦合量ωL的L为L0/2+Lac，理论图如图1所示。

图1 从理想源端测量Vabc的理论图

仿真图如图2所示。

图2 对应仿真

注意电抗器的作用，相应的参数需要设计进行改动。

2、视频中的仿真：

在视频仿真中，直接把电抗器与理想源合二为一，从电抗器输出端测量了Vabc，这个时候对应的数学模型就发生一个小改变，耦合量ωL的L变为L0/2，Lac不再参与计算，注意下，理论图如图3所示。

图3原仿真中的对应理论图

对应的KVL也发生改变：

构造差模：

所以解耦项ωL的L变为L0/2。

仿真模型如图4所示。

图4 Lac进入电源的测量端

综上所述，MMC仿真中的解耦部分把Lac去掉即可，如果加上Lac，参数再整定整定。

3、环流波形：

首先要明白什么是环流，一个定义的量：

给出上下桥臂的电流表达式：

其中ihj是环流成分，ihj是包括直流成分的，二倍频含量是主要的消除目标，环流的危害主要体现在桥臂上，环流的存在会使桥臂电流产生畸变，从而对桥臂上的IGBT产生不良的伤害，因此要予以抑制。

环流对比方案：仿真时间为t=3s，在t=1.5s时投入环流抑制器，观察环流波形、桥臂电流波形以及桥臂电流THD，从而说明环流抑制器的作用。环流抑制前后的波形如图1所示。

图1 抑制前后的环流

图1很清晰地可以看出，环流抑制前，系统环流中存在大量的二倍频分量。在t=1.5s时，环流抑制器开启，PIR控制器工作，环流得到抑制，环流中地二倍频分量被大大抑制，可以看出PIR控制器的环流抑制器抑制效果较好。

环流主要是MMC内部影响，对桥臂的电流影响很大，通过对比环流抑制前后的桥臂电流的波形和THD，可以很明显地看出环流抑制的效果，环流抑制前桥臂电流的波形图如图2所示。

图2 环流抑制前桥臂电流

环流抑制前，桥臂电流很明显可以看出发生了较大的畸变，对桥臂的器件会产生不良的印象，通过FFT分析可以看出，以t=0.3s，10周期为例，桥臂电流的THD=19.75%，桥臂电流THD如图18所示。

图3 环流抑制前桥臂电流THD

图3中红色部分为二倍频含量，可以很明显看出环流当中的二倍频含量很大超过19%，从而使环流当中的谐波成分很大，需要予以抑制。加设环流抑制器以后，桥臂电流得到改善，环流抑制后的桥臂电流波形如图4所示。

图4 环流抑制后桥臂电流

很明显，桥臂电流的波形得到了改善，通过FFT分析，以t=2s，10周期为例，桥臂电流的THD=1.21%，桥臂电流THD如图5所示。

图5 环流抑制前桥臂电流THD

图20中红色部分为二倍频含量，可以很明显看出环流当中的二倍频含量明显被抑制，低于1.5%，改善了内部环流，证明PIR环流抑制器起作用。