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在世界范围内,传统能源资源紧张已严重制约世界经济的发展,如何开发利用风能、太阳能等新能源已是各国研究的重点。继交流输电和高压直流输电之后的柔性直流输电技术的发展为分布式可再生能源发电、海洋孤岛供电等供配电提供了一种灵活、可靠的技术方案[1-3]。学术界将此项技术称为VSC-HVDC (Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current,简称VSC-HVDC)。目前,模块化多电平型柔性直流输电换流器(Modular Multi-level Converter-High Voltage Direct Current,简称MMC-HVDC)是VSC-HVDC技术发展最为迅速的拓扑类型,其应用已越来越广泛。因此,电容电压平衡控制策略作为MMC-HVDC换流器研究的重点内容之一受到国内外学者的广泛关注。论文详细介绍了MMC-HVDC换流器的发展历史和应用领域,在深入分析其拓扑结构特点、工作原理以及数学模型基础上,研究了基于正弦逼近的阶梯波调制策略,并成功应用于课题所研究的换流器的调制。针对MMC-HVDC换流器的电容电压平衡原理,论文从电容器的充放电过程入手,分析了造成电容电压不平衡的主要因素,对各种因素所造成的影响从理论上推导了相关的数学模型,并采用仿真软件进行仿真验证。又深入分析了目前电容电压平衡控制策略的不足之处,并结合平衡控制策略优劣指标,提出了一种优化的电容电压平衡控制策略,即基于排序算法的分类排序电压差值控制策略。为验证所提出的优化电容电压平衡控制策略的有效性,在PSCAD/EMTDC环境中建立了49电平MMC-HVDC换流器单站三相仿真模型,从启动、解锁、功率转换以及稳态运行四个方面进行仿真研究,得出在高压大容量MMC-HVDC换流器中,所提出的基于排序算法的分类排序电压差值电容电压平衡控制策略更有效、可靠的结论。在理论研究的基础上,搭建了MMC-HVDC物理模型试验平台,对基于排序算法的分类排序电压差值控制策略进行了试验验证,试验结果表明所提出的优化的电容电压平衡控制策略具有很好的工程可行性,达到了预期目标。