近年来,智能电网和特高压电网的快速发展,使得电力系统网架结构规模越来越大,电力系统高效、稳定、经济运行受到越来越多的关注。然而,突如其来的冰雪灾害给电网运行造成很大的威胁,当线路覆冰时,供电中断,甚至有些线路无法承受较重的冰雪,发生断线故障,对一级负荷占比较重的场所带来了经济损失,人民正常生活难以保证。同时反映系统高质量运行的电能指标无功功率也引起了各界人士的广泛关注。针对电网所面临的这些问题,文章提出了由半桥型单元模块构成的模块化多电平换流器(MMC),其在冬季输电线路覆冰的情况下可作为融冰装置对线路进行融冰操作,在非覆冰期间又可作无功补偿装置使用。因此,模块化多电平换流器的结构特点使其在未来的工程应用中具有广阔使用前景。首先,为了研究线路覆冰条件下其表面进行的散热与吸热的动态过程,专家们依据热量平衡的原理和直流融冰原理,观察计算了冰层刚刚融化时刻线路中流过电流的大小和冰层完全掉落所经历的时间。经过实验验证,得出影响冰层融化电流大小和冰层掉落时间的因素,为架设输电线路避免冰灾发生,提高线路输电质量提供了依据。其次,对半桥型MMC进行分析研究,根据其等效电路结构图,分析其工作原理和数学模型;依据子模块电路结构,阐述了每一种开关状态下的工作模式。本文针对半桥型子模块进行研究,输出电压可以在0和_cV两种状态之间切换。再次,针对MMC在直流融冰情况下的应用,提出了适合于MMC的载波移相调制策略。基于该策略,对MMC的电容电压进行平衡控制;当半桥型MMC用于无功补偿模式时,对无功电流实时准确的检测直接影响到静止同步补偿器的补偿效果,经过对比分析,无功电流的检测应用瞬时无功功率理论可以获得快速准确的测量,同时结合模糊PID的控制方法,可以实现对系统的及时补偿。最后,在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真模型,模拟半桥型MMC在直流融冰和无功补偿两种模式下的运行情况,并对文章中所应用的控制策略,如融冰情况下直流侧电压的控制及无功补偿时交流侧控制和补偿效果进行了验证,结果证明所提方案的正确性。