新型全固态模块化多电平特种高压电源优化设计

模块化多电平换流器（MMC）已成为新型全固态特种高压电源的有效解决方案，对其进行轻量化设计以节约设备空间成本成为当前研究热点。MMC中限制功率密度提升的首要因素为子模块大尺寸电容，为降低MMC对子模块容值的需求，提高系统功率密度，提出一种改进型MMC(I-MMC)拓扑。应用隔离型开关电容变换器，实现上下桥臂一对子模块高频链互联。研究中相单元内上、下桥臂子模块对并联的高频链两侧采用同步控制，使子模块电容之间呈现开关电容特性，实现波动功率在电容之间的自由传递，进而消除相位相反的基频与3倍频波动分量。结合MMC运行调制比和功率因数分析基频与3倍频波动分量消除后子模块电容取值，完成模块化设计。所提方案可将子模块电容减小至常规MMC的1/4。仿真与实验结果验证了所提拓扑方案的正确性与有效性。