现代电力电子技术的发展，使直流输电又一次登上历史舞台，与交流输电并驾齐驱。1954年，世界上第一条工业性的高压直流输电系统投入运营，从此，直流输电技术在海底电缆送电、远距离大功率输电、不同频率或相同频率交流系统之间的联结等场合得到了广泛地应用。IGBT、GTO 的出现，促使了 VSC-HVDC 和 MMC-HVDC 的产生，成为直流输电技术的一次重大变革。

      传统的直流输电主要基于晶闸管电流源换流器，其具有以下固有缺陷：(1)只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换相失败；(2)换流器产生的谐波次数低、容量大；(3)换流器需吸收大量的无功功率，需要大量的滤波和无功补偿装置；(4)换流站占地面积大、投资大；(5)由于技术和经济的原因，在近距离小容量的输电场合难以应用，因此，传统的直流输电技术主要用于远距离大容量输电、海底电缆输电和交流电网的互联等领域[1]。

      随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，国家将大力开发和利用可再生清洁能源，优化能源结构。风能、太阳能等可再生能源利用规模不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统的电流源换流器型直流输电技术联网显得很不经济。同时海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷，目前采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。另外，城市用电负荷的快速增加，需要不断扩充电网容量。 因此，迫切需要采用更加灵活、环保、经济的输电方式解决以上问题。

由于采用全控型可关断器件构成的电压源换流器以及 PWM 脉宽调制控制技术为基础，使得MMC-HVDC输电方式有一些传统HVDC无法比拟的优点，如这种输电技术能向无源网络供电、能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、换流站间不需要通讯而且易于实现多端系统。另外，该输电技术能同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，在提高系统的稳定性和输电能力等方面具有优势。

      针对电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)，MMC-HVDC也有其优越之处[2]。 首先是由于MMC将 VSC 的两电平或三电平提高到几十电平甚至上电压等级、大大减少了开关器件的开关频率从而减小开关损耗、输出电压波形更趋近正弦波从而进一步减产谐波含量，另外MMC 采用完全一致的模块化技术，其模块化结构使其可扩展性强，便于实现冗余控制，在研发、制造、动态和静态均压以及减小环流方面有着重要优势。现将三种直流输电方式比较见表1。

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1)         MMC 拓扑结构

     拓扑结构如下图1，可以看出其为桥型拓扑结构，上下桥臂各串联n 个子模块并通过电抗器与交流电源相连。MMC 子模块结构如图 2。子模块由两个 IGBT 构成的半桥、两个反并联二极管和一个直流储能电容器组成，每个子模块都是一个两端元件，可以在两种方向电流的情况下通过开关实现在全模块电压和0电压之间转换，根据电流的方向不同，可以实现电容的充、放电[3,4]。

       其中， 电抗器的主要作用是提供环流阻抗限制桥臂间环流，同时有效地减小了换流器内部或外部故障时的电流上升率，从而使 IGBT 在较低的过电流水平下关断，为系统提供更为有效和可靠的保护。直流储能电容可视为独立的直流电压源，为子模块提供全模块电压Uc。 反并联二极管不仅可以为IGBT 稳压，同时为充放电提供回路。

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根据以上介绍，总结 MMC 拓扑具有以下优点：

(l)高度的模块化设计，系统具有良好的扩展性，整体设计非常灵活。

(2)较低的开关频率，从而降低开关损耗，系统效率得到提高。

(3)允许使用工业标准器件，具有较好的器件供应，提高了系统可靠性。

(4)桥臂电流工作于连续模式，当直流母线发生短路故障时，交流电抗器可以限制交流电流，起到保护作用；直流母线短路电流不会对电容进行放电，所以故障恢复较快。

MMC在降低开关损耗和电磁兼容等方面具有较大的优势，更适合在高压领域应用。