基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究

贾冠龙; 史斌昊; 李明硕; 牛峰; 汤雨

doi:10.13334/j.0258-8013.pcsee.232218

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基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究

电力电子 | 更新时间：2026-02-06

- 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究
- 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究
- 中国电机工程学报 2025年45卷第7期页码：2755-2768
- 作者机构：
  
  河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学)
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学项目(青年基金)(52307199);河北省自然科学基金项目(E2022202065);河北省教育厅在读研究生创新能力培养资助项目(CXZZSS2024013)~~
- DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.232218
  中图分类号： TM46
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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贾冠龙, 史斌昊, 李明硕, 等. 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究[J]. 中国电机工程学报, 2025,45(7):2755-2768.

贾冠龙, 史斌昊, 李明硕, et al. 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究[J]. 2025, 45(7): 2755-2768.
贾冠龙, 史斌昊, 李明硕, 等. 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究[J]. 中国电机工程学报, 2025,45(7):2755-2768. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.232218.

贾冠龙, 史斌昊, 李明硕, et al. 基于器件复用的有源功率解耦型模块化多电平变换器拓扑研究[J]. 2025, 45(7): 2755-2768. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.232218.

摘要

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter

MMC)拓扑已广泛应用于中高压大功率输配电和电机驱动领域。其中，具有直流故障穿越能力的全桥子模块(full-bridge submodule

FB-SM)型MMC拓扑目前正受到越来越多的关注和应用，但为了抑制子模块电容电压纹波，需使用较大电容值的子模块电容，其显著增加系统的硬件成本和体积。该文提出一种基于器件复用的有源功率解耦型FB-SM(FB-SM with active power decoupling

APD-SM)，通过子模块中的器件复用，使其兼具电容电压纹波抑制和直流故障穿越能力，同时不改变MMC拓扑的外输出特性。相较于传统FB-SM拓扑，该拓扑可在全功率因数范围内显著抑制子模块电容电压纹波；详细介绍该拓扑的推演规律、运行原理、调制方法和控制策略，并对拓扑结构中的关键参数进行分析和设计，从多方面与传统FB-SM拓扑进行对比分析；最后，基于PLECS仿真平台搭建APD-SM和FB-SM型MMC仿真模型(分别缩写为APD-MMC和FB-MMC)，并基于样机模型进行实验验证。仿真和实验结果验证该拓扑和控制策略的有效性。

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