新型四电容组合的半桥MMC子模块拓扑

作     者：江仁斌 王琛 王毅 张振 魏子文 JIANG Renbin;WANG Chen;WANG Yi;ZHANG Zhen;WEI Ziwen

作者机构：华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室保定071003 华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2022年第48卷第9期

页      面：3744-3754页

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(52077079) 河北省自然科学基金(E2021502048) 

主　　题：模块化多电平换流器 柔性直流输电 子模块拓扑 直流故障清除 电容电压均衡 控制策略 

摘      要：随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在柔性直流输电工程的广泛应用,架空线路的直流侧短路故障频发,如何快速清除故障电流成为柔直工程中亟待解决的关键问题之一。传统的半桥子模块拓扑缺乏对直流侧故障清除的能力,而全桥子模块拓扑可以通过输出负电平来清除故障电流,但是其投资成本较高。基于此,在半桥子模块的基础上,提出了一种四电容组合的半桥子模块(four capacitor combined half bridge sub-module,FCC-HBSM)拓扑。FCC-HBSM通过4个半桥级联组成一个四电容的子模块,不仅可以快速有效地清除直流故障电流,还能够自均衡故障前后的电容电压。并且,相较于一些其他改进型子模块拓扑,所提子模块拓扑具有更简单的控制方式,同时减少了功率器件的数量,能够进一步降低换流站的建设成本。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,FCC-HBSM具有良好的直流故障清除和保持故障前后电容电压均衡的能力。