柔性直流输电是坚强智能电网的核心装备,与传统直流输电相比,柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有明显技术优势,是我国大电网发展格局的战略选择。目前最受关注的柔性直流输电拓扑为模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC),该拓扑换流阀中的核心设备是MMC子模块。因此,针对MMC子模块的宽频建模和瞬态分析有着重要意义。本文针对工程用MMC子模块,首先搭建了子模块的瞬态特性测试平台,该平台可对MMC子模块进行不同电压电流和开关时间下的动态特性测试,从而得到了多种工况下的动态特性曲线。然后针对子模块内部的各种元器件,分别搭建了详细的电路仿真模型。包括高压IGBT器件的解析模型,快速续流二极管的行为模型和旁路晶闸管的截止状态模型。同时针对测试回路整体和局部的杂散电感进行了提取。最后,通过对两种不同电压功率等级的IGBT模块的试验和仿真,验证了模型和参数提取的正确性,并且针对有无旁路晶闸管时的子模块瞬态特性进行了测试仿真,并从机理上解释了晶闸管如何影响开关过程,以及其对子模块总体损耗的影响。本文提取了MMC子模块的核心器件参数及回路杂散参数,建立了子模块的宽频模型,对于后续子模块不同工况损耗计算,子模块的优化设计和子模块电磁骚扰分析有着巨大帮助。