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科技创新与应用 2022年第36期12卷 77-82页

作者：陈福伟李朝霞西藏农牧学院水利土木工程学院西藏林芝860000

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。... 详细信息

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。研究全桥型模块化多电平换流器的拓扑结构,重点介绍全桥型MMC工作原理和特性,介绍基础的子模块电容电压平衡控制,研究全桥型MMC直流侧双极短路故障情况下的保护策略。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证全桥子模块换流器能够有效阻断直流侧双极短路故障电流,实现故障电流的快速清除,验证保护策略的有效性。

关键词：模块化多电平换流器全桥型子模块直流侧双极短路故障故障保护策略仿真

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基于子模块拓扑优化的MMC-HVDC直流侧短路故障研究

基于子模块拓扑优化的MMC-HVDC直流侧短路故障研究

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作者：王晓中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

模块化多电平变换器(MMC)已成为最具应用前景的高压交直流转换拓扑结构之一。随着MMC-HVDC研究进程的深入和工程应用的进一步扩展,其电压等级、传输容量和输电距离逐渐向更高的水平发展,采用架空线的输电线路因具备较好的经济和技术优势... 详细信息

模块化多电平变换器(MMC)已成为最具应用前景的高压交直流转换拓扑结构之一。随着MMC-HVDC研究进程的深入和工程应用的进一步扩展,其电压等级、传输容量和输电距离逐渐向更高的水平发展,采用架空线的输电线路因具备较好的经济和技术优势,成为未来MMC-HVDC输电线的主流选择。但与此同时,架空线发生直流输电线路短路故障的概率远高于直流电缆,带来绝缘、保护和运行等方面的诸多问题,因此对直流侧短路故障特性以及控制保护策略的研究非常重要。本文首先介绍了MMC-HVDC的发展历程和研究、应用现状,以传统半桥型子模块MMC为例,详细分析其拓扑结构和工作原理,建立数学模型。对MMC-HVDC分层控制系统的结构和功能进行研究,重点介绍了本文采用的换流站级直接电流控制策略和阀级最近电平逼近调制策略。其次,介绍了MMC-HVDC直流侧短路故障类型,并针对影响最为严重的双极性短路故障进行故障机理及暂态特性分析。在总结现有的暂时性故障保护策略的基础上,设计了一种适用于永久性故障的控制保护策略,控制交流侧相电压中点与直流母线电压等电位,无需系统停运即可熄灭故障点电弧,从而省略复杂的继电保护动作及系统重启过程,实现故障清除后系统的快速恢复,并提出一种改进的直流侧故障控制流程。再次,分析子模块电容电压波动原理,介绍现有的电容电压监测及控制方法。针对该种方法硬件成本及控制系统复杂程度过高的缺陷,本文从子模块拓扑优化的角度出发,提出了一种基于自均压组合电容型子模块(S-CCSM)的电容电压均衡控制策略,减小一半数量的电压信号的测量和传输,仿真验证该控制策略的有效性。最后,针对当前逆阻型子模块因触发非同时性导致的运行安全及稳定性问题,设计了一种二极管钳位逆阻型双子模块(D-RBSM),通过仿真对其触发同时性方面的优势以及故障电流闭锁能力进行验证。此外,在D-RBSM的基础上进行改进,使之适用于永久性故障控制保护策略,验证本文设计方案的有效性。

关键词： MMC-HVDC 直流侧双极短路故障永久性故障保护控制策略自均压组合电容型子模块二极管钳位逆阻型双子模块

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基于钳位双子模块的MMC故障清除和重启能力分析

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电力系统自动化 2014年第1期38卷 97-103页

作者：丁云芝苏建徽周建合肥工业大学能源研究所安徽省合肥市230009

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)不具备直流侧故障电流闭锁能力的问题,分析了一种可自清除直流侧故障电流并且可重启动的MMC拓扑——基于钳位双子模块的MMC。这种拓扑可在发生直流故障时通过闭锁... 详细信息

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)不具备直流侧故障电流闭锁能力的问题,分析了一种可自清除直流侧故障电流并且可重启动的MMC拓扑——基于钳位双子模块的MMC。这种拓扑可在发生直流故障时通过闭锁所有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的触发信号和利用二极管的反向阻断能力迅速完成闭锁过程,从而达到无需交流断路器动作实现清除直流故障的目的。这种拓扑将半桥模块化MMC的调制方法和控制策略与可清除直流故障能力结合在一起,且具有结构简单、造价经济等特点。通过对半桥模块化MMC和钳位双子模块MMC在直流侧双极短路故障情况下的故障电流进行分析和仿真,验证了基于钳位双子模块的MMC在处理直流侧故障方面的能力和效果。

关键词：高压直流模块化多电平换流器直流侧双极短路故障钳位双子模块

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基于混合型MMC全桥子模块比例的直流侧故障隔离电压研究

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高电压技术 2018年第10期44卷 3250-3257页

作者：邓帅荣周念成王月月练睿冉立重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 国网成都供电公司成都610000

混合型模块化多电平变流器（MMC）相比于传统MMC,是一种更新颖的直流换流器拓扑结构。该结构同时包含了全桥子模块和半桥子模块,相应地同时具有全桥子模块隔离直流侧双极短路故障的优势和半桥子模块的经济性。为此,研究了不同全桥子模... 详细信息

混合型模块化多电平变流器（MMC）相比于传统MMC,是一种更新颖的直流换流器拓扑结构。该结构同时包含了全桥子模块和半桥子模块,相应地同时具有全桥子模块隔离直流侧双极短路故障的优势和半桥子模块的经济性。为此,研究了不同全桥子模块比例的混合型MMC隔离直流侧短路故障的能力,通过分析短路故障状态下的等效电路图,推导出全桥子模块电容的故障隔离电压值,在此基础上推导出了能有效隔离直流侧双极短路故障的混合型MMC全桥子模块比例的临界值的计算公式。最后PSCAD仿真验证了上述分析结果,证明合理地选择全桥子模块的比例对节约混合型MMC的成本和改善其隔离直流故障的能力,具有实际意义。

关键词：混合型MMC 子模块比例直流配电网直流侧双极短路故障故障隔离

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