中压直流变压器高升压比单模块方案研究：MMC-DCT拓扑与控制策略

中压直流变压器高升压比单模块方案研究：MMC-DCT拓扑与控制策略

摘要

直流变压器是柔性直流互联和新能源场站升压汇集的核心装备，其小型轻量化是实现工程应用的关键需求。常规基于模块化输入串联输出并联（ISOP）的方案需配置多个高频变压器，各变压器绝缘电压要求远高于中压侧电网电压，导致磁芯利用率低、绝缘体积和重量浪费严重。为突破这一瓶颈，本文对比分析了多重多相架构与模块化多电平方案在高升压比单模块拓扑中的应用前景，以模块化多电平直流变压器（MMC-DCT）为研究对象，详细剖析其工作原理和电路模态，重点研究了子模块电容电压的均衡控制策略。通过Matlab/Simulink平台搭建了含N个半桥子模块的MMC-DCT仿真模型，实现了基于电容电压实时排序的子模块脉冲分配均压算法。仿真结果表明，所提均压策略能够在稳态和功率波动工况下有效抑制子模块电容电压发散，将各子模块电压偏差控制在±2%以内，验证了MMC-DCT作为高升压比单模块方案在集中式升压场景中的可行性和有效性。

关键词：直流变压器；模块化多电平换流器；子模块电容电压均衡；高升压比；Simulink仿真

1 绪论

1.1 研究背景与意义

在全球能源转型与“双碳”战略目标的推动下，以风电、光伏为代表的新能源发电装机容量持续攀升。然而，新能源发电具有分布式、波动性和间歇性的特点，传统的交流汇集与送出方式面临谐波污染、宽频振荡、传输损耗大等挑战。中压直流（MVDC，电压等级1.5~100kV）汇集技术以其无低次谐波污染、传输效率高、易于实现