Principles and Dynamics of Natural Arm Capacitor Voltage Balancing of a Direct Modulated Modular Multilevel Converter

Shenghui Cui; Jae-Jung Jung; Younggi Lee; Seung-Ki Sul

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저자정보: Shenghui Cui (RWTH Aachen University) Jae-Jung Jung (Seoul National University) Younggi Lee (Seoul National University) Seung-Ki Sul (Seoul National University)

저널정보: 전력전자학회 ICPE(ISPE)논문집 ICPE 2015-ECCE Asia

발행연도: 2015.6

수록면: 259 - 267 (9page)

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Natural capacitor voltage balancing of six arms of a direct modulated Modular Multilevel Converter (MMC) has been observed by several articles both by experiments and simulations. However, its principles have not been revealed clearly and its dynamics have not been analyzed analytically. In this paper it’s shown that a DC component and a line frequency circulating current would be induced inside the converter inherently in case of arm capacitor voltage unbalance and the induced circulating current would transfer energy among six arms to balance arm capacitor voltage naturally without any closed-loop control. And the dynamics of natural arm capacitor voltage balancing have been analyzed mathematically and verified by both computer simulations and experiments.

#modular multilevel converter #HVDC #natural balancing #direct modulation #indirect modulation.

Abstract
I. INTRODUCTION
II. DYNAMICS OF CURRENT AND ARM CAPACITOR VOLTAGE
III. PRINCIPLES OF NATURAL ARM CAPACITOR VOLTAGE REGULATION OF MMC WITH STIFF VOLTAGE SOURCE DC BUS
IV. PRINCIPLES OF NATURAL ARM CAPACITOR VOLTAGE BALANCING OF MMC WITH GENERALIZED DC BUS
V. SIMULATION RESULTS
VI. EXPERIMENTAL RESULTS
VII. CONCLUSIONS
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