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模块化多电平换流器（MMC）作为一种先进的电力电子变换装置，近年来在高压直流输电、可再生能源并网等领域展现出显著优势。本文重点介绍一种应用于整流工况下的MMC双闭环PI控制仿真模型，详细阐述其系统结构、控制策略及仿真表现。
该仿真模型采用直流电压外环与交流电流内环相结合的双闭环PI控制结构。其中，外环负责调节直流侧母线电压，确保其稳定跟踪设定值；内环则用于精确控制交流侧相电流，提升系统的动态响应能力与抗干扰性能。这种控制架构有效增强了系统的稳定性，并显著降低了输出电流谐波含量。
系统配置包含18个子模块，直流侧额定电压为54kV，交流侧相电压有效值为22kV，额定功率达到40MW。在调制策略方面，采用了最近电平逼近（NLM）方法，实现高精度的多电平合成，同时引入二倍频环流抑制技术，减少内部循环电流带来的损耗。此外，通过排序法对子模块电容电压进行均衡控制，保障各单元工作状态一致，延长设备寿命。
MMC整流器由多个子模块级联构成，每个子模块集成了整流单元、逆变单元以及LC滤波储能电路。整流部分将输入交流电转换为多电平直流信号，逆变部分进一步平滑输出，而电感电容组件则起到滤波和能量缓冲的作用。整体通过多电平调制技术，实现对输出电压的精细调控。
仿真结果显示，在双闭环PI控制器作用下，系统具备优良的动静态性能。直流电压能够快速响应设定变化并保持稳定，交流侧电流波形接近理想正弦，谐波畸变率低。结合NLM调制、环流抑制与电压均衡策略，整个MMC系统实现了高效、节能且可靠的运行。
综上所述，基于双闭环PI控制的模块化多电平换流器在整流工况下表现出优异的控制精度与系统鲁棒性。通过合理设计控制参数与优化调制算法，该方案可广泛应用于大功率电能变换场景，为智能电网与新能源系统提供有力支撑。
京公网安备 11010802022788号
