- 文献综述（或调研报告）：
电力推进技术使船舶的精准控制变得更容易实现，船舶原有电力系统的接入变得灵活，因此船舶的电驱技术已经成为船舶动力发展的新方向[1]。船舶电驱系统的核心是由电机和其控制装置所组成的中压推进系统，其中选择给电动船舶主推进电机供电的变流器拓扑结构起着重要作用。船舶推进电机必须在整个速度范围内以高功率进行速度可调，并且可能通过长电缆连接到变流器。在中压推进系统中，传统的两电平变换器已经不能满足电压和功率的需求。而且不同的现场测试和模拟都表明，在具有长电缆长度的大功率工业驱动器中，电机端子往往会出现过电压现象[2]，过电压的大小取决于脉冲上升时间以及电缆的特性和长度。 这些过电压会导致电机绝缘应力增加和过早失效。通过使用具有大量电压电平的多级拓扑，可以有效降低过电压，防止电动机发生绝缘故障[3]。在可用于中压驱动器的多电平拓扑中，二极管钳位型[4]，H桥型[5]等传统多电平变换器结构较为复杂，在拓展电平数量时受到结构复杂度和大量附加设备安装的限制，因此采用以相同结构复杂度来级联电平的模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter，MMC）可以很好地解决这个问题。
德国学者 Rainer Marquardt 等人于2001 年提出模块化多电平变换器[6,7],MMC具有高度模块化、输出电压谐波小、可靠性高、容易拓展、可实现背靠背结构等特点，可应用在电力电子变换器、高压直流输电系统、电能质量治理、电力传动等多个领域[8]。由于MMC在结构和控制性能上的优势，近年来国内外很多学者开始将模块化多电平换流器应用在中高压的电机驱动中，以此克服传统的级联型多电平器变换器在电力传动领域中的缺点[9]。
MMC的运行中需要由子模块的电容完成直流侧电压支撑和两侧能量交换，因此子模块电容电压的平衡对于MMC的运行十分重要。文献[10]中提出了一种电网电压下的电压平衡控制方法。对触发脉冲按照对电容电压的影响进行排序，把触发脉冲分配给最合适的子模块来实现子模块电容电压之间的平衡，这种方法是MMC最简单也是最广泛使用的均压策略。文献[11]中在此基础上提出了慢速均压、混合均压、基频均压三种减小开关频率的电容电压平衡的方法。由于相间电压的不平衡使得桥臂电流中存在环流，环流虽然对输出没有影响，但增加了开关器件的损耗。文献[12]中提出了一种环流抑制策略，用派克变换矩阵，把负序二倍频交流分量分解为两个直流分量，采用PI控制器进行解耦控制把二倍频环流抑制为0，从而减小了开关器件的损耗、节省了开关器件的容量。
文献[13]在PSCAD软件中搭建了基于MMC的电机拖动系统的仿真模型，采用背靠背MMC结构来带动电机负载，整流侧提高功率因数和输出波形质量，逆变侧带电机负载工作，动态响应速度快，子模块电容电压稳定。文献[14]采用MMC作为给电动船主推进电机供电的变流器，并使用西门子的3.9MW感应电机完成了相关控制系统的设计，给船舶的水下驱动提供了新的思路。在文献[15]中，针对MMC在船舶中压低频工作模式下的子模块电容电压波动问题和传统高频注入法所导致的共模电压过大问题，提出一种适用于船舶电力推进系统的不对称全桥飞跨电容型MMC改进型拓扑，设计相应的控制方案，基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建带有螺旋桨负载的6 kV/36 MW永磁同步推进电机模型，模拟船舶电力推进系统的运行工况，为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。文献[16] 则采用不对称全桥型子模块拓扑，并设计相应的不对称全桥型MMC电机变频调速系统应用于船舶电推系统，分析了船舶在不同工况下的螺旋桨工作特性以及不对称全桥型MMC的调速性能。针对电机驱动领域中对变流器的要求，文献[17]讨论了应用于传动场合的 MMC 设计方法，文献[18]则重点研究了MMC在应用于传动场合时子模块电容的设计。
[1] Khersonsky Y , Hingorani N , Peterson K L . IEEE Electric Ship Technologies Initiative[J]. IEEE Industry Applications Magazine, 2011, 17(1):65-73.
[2] Berth M , Kung M , Limbeek E F D E . Switching overvoltages in motor circuits[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2001, 37(6):0-1589.
[3] J. Courault, O. Lapierre, and J.L. Pouliquen. Industrial Interest of Multilevel Converter[J]. European Power Electronics and Drives(EPE),1999, 99.
[4] Nabae A , Takahashi I , Akagi H . A New Neutral-Point-Clamped PWM Inverter[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 1981, IA-17(5):518-523.
[5] Hammond P W . A new approach to enhance power quality for medium voltage AC drives[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 1997, 33(1):P.202-208.
[6] Marquardt R. Stromrichterschaltungen mit verteilten energiespeichern [J]. German Patent DE10103031A1, 2001, 24.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
