基于下半桥子模块中IGBT器件热应力分析的MMC控制策略，用于优化变换器寿命

《IEEE Transactions on Power Delivery》：MMC Control Strategy for Converter Lifetime Optimization Based on Thermal Stress Analysis of Lower IGBT Device in Half-Bridge Submodules

海上风电场采用MMC技术实现高电压直流连接，通过动态调整子模块应力分布提升维护灵活性，结合寿命优化算法与电容电压平衡策略，在优先级分配中兼顾系统可靠性与设备损耗控制。

　　

摘要：

吉瓦级海上风电场正在使用模块化多电平变换器（MMC）进行连接，其中子模块是主要的构建单元。大量的连接对系统的供电安全性有着显著影响。周期性的天气条件和时间依赖的劳动力状况使得维护工作变得复杂，这凸显了在需要更换部件时提高灵活性的必要性。传统上，子模块被设计为冗余或超尺寸的，以提高可靠性，但并未解决运营商面临的灵活性问题。本文提出了一种新的运行方法，可以在子模块的应力分布上实现灵活性。根据维护的可行性，可以更频繁或更少地使用特定的子模块。首先确定每个子模块的技术状态，然后通过一个可配置长度的选择窗口来确定子模块的插入频率，从而影响其剩余的使用寿命。传统的排序方法可以保证电容器电压的平衡，并且与使用优先级因子的寿命优化算法兼容。可以根据运营商的需求，在寿命优化和电容器电压平衡之间分配优先级。由于能够控制子模块的特定劣化速度，这种方法优于传统方法。分析评估和仿真研究证明了这种控制方法的有效性。

引言

为了实现气候协议目标，吉瓦级风电场正在海上建设，通过高压直流（HVDC）连接进行传输。近年来，模块化多电平变换器（MMC）因其在全有功和无功功率控制、电网形成能力以及减少谐波失真等方面的优势，已经取代了线路换流器，成为传输可再生能源的首选技术[1]。然而，将变换器部署在海上给输电系统运营商（TSO）带来了维护方面的重大挑战。由于劳动力减少和停电窗口时间有限，现场检查成本高昂且难度较大，这影响了系统的可靠性。