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电网技术 2023年第7期47卷 2820-2828页

作者：辛业春刘熠江守其王威儒王拓罗鑫朱博现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局广东省广州市510663

混合型模块化多电平换流器通过零压控制限制直流侧故障电流,为准确分析计算故障后直流侧电流,考虑不同阶段控制系统作用建立其等值模型,并设计故障电流求解计算方法。在零压控制前,构建混合型MMC的串联RLC等值模型,利用受控电流源表征... 详细信息

混合型模块化多电平换流器通过零压控制限制直流侧故障电流,为准确分析计算故障后直流侧电流,考虑不同阶段控制系统作用建立其等值模型,并设计故障电流求解计算方法。在零压控制前,构建混合型MMC的串联RLC等值模型,利用受控电流源表征交流馈入能量对故障电流的影响;在零压控制后,分析上下桥臂电压动态调整对故障电流的影响,构建相应混合型MMC等值模型提高计算精度。采用状态空间方程计算2个阶段的直流短路电流,通过电容电压置零来计及零压控制后子模块投切引起直流侧电压复零的特性。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了双极混合型MMC直流输电系统,在不同工况下通过与详细电磁暂态仿真结果对比,验证了所提短路电流计算方法的准确性。

关键词：混合型模块化多电平换流器双极短路故障零直流电压控制等值模型短路电流计算

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基于零直流电压控制的混合型MMC-HVDC直流短路故障穿越策略

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电工技术学报 2019年第A01期34卷 343-351页

作者：尹太元王跃段国朝刘刚胡四全电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049 许继集团有限公司许昌461000

基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)短路故障穿越是柔性直流输电技术的重要研究内容。针对混合子模块型MMC-HVDC,提出了基于零直流电压控制的直流短路故障穿越策略,其中上、下桥臂独立控制策略能够在故障穿越过程中保证桥臂能... 详细信息

基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)短路故障穿越是柔性直流输电技术的重要研究内容。针对混合子模块型MMC-HVDC,提出了基于零直流电压控制的直流短路故障穿越策略,其中上、下桥臂独立控制策略能够在故障穿越过程中保证桥臂能量均衡,负压去游离策略大大提高了直流短路电流清除速度。仿真及实验证明了该策略的有效性,对比闭锁型故障穿越策略,该策略具有故障穿越过程中保持子模块均压、不间断MMC无功功率传输以及缩短MMC重启时间等优势。

关键词：模块化多电平换流器柔性直流故障穿越零直流电压控制

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FHMMC-HVDC系统直流故障电流计算方法及抑制策略研究

FHMMC-HVDC系统直流故障电流计算方法及抑制策略研究

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作者：刘熠东北电力大学

学位级别：硕士

由混合型模块化多电平换流器(Half and full bridge Hybrid Modular Multilevel Converter,FHMMC)构成的柔性直流系统如何合理地设计故障穿越策略,实现主动向交流电网提供无功支撑的同时,尽可能快速地清除直流故障电流,是亟需解决的重... 详细信息

由混合型模块化多电平换流器(Half and full bridge Hybrid Modular Multilevel Converter,FHMMC)构成的柔性直流系统如何合理地设计故障穿越策略,实现主动向交流电网提供无功支撑的同时,尽可能快速地清除直流故障电流,是亟需解决的重要问题。目前工程上FHMMC为常采用零直流电压控制(即零压控制)来清除故障电流,但零压控制清除故障电流速度不足,将使设备承受一定时间过电流。因此,为保证直流故障下设备安全和运行稳定,就需要准确地计算出故障电气分量,为设计更可靠的故障穿越策略奠定基础,但是目前故障电流获取方法难以对零压控制清除故障电流速度的影响因素进行分析。为此,本文对FHMMC零直流电压控制全过程的故障电流计算方法展开研究,分析了故障传播机理和零直流电压控制后的故障电流特征,设计了基于零直流电压控制的自适应电流抑制策略,具体研究内容包括:首先,研究了FHMMC控制策略对直流电流的影响,构建了FHMMC等值模型以分析影响故障电流的主要因素。剖析了FHMMC正常工作时的传统双环控制和故障下的零直流电压控制对直流电流的影响;构建了FHMMC的RLC等值模型,对双极短路、单极接地故障特性进行了分析,研究了SM电容、桥臂电感对故障电流的影响。其次,提出了一种计及零直流电压控制的FHMMC输电系统故障电流计算方法。将零压控制过程分两个阶段进行了准确分析,分别构建计及各阶段控制的等值模型和计算方法。故障电流发展阶段,在RLC等值模型基础上,引入了受控电流源表征交流馈入能量对故障电流的影响以提升模型精度;零压控制阶段,分析了桥臂电压动态调整的影响,构建了相应的FHMMC等值模型来提升计算精度。构建了状态空间方程来计算2个阶段的直流故障电流,通过电容电压置零操作计及子模块投切引起电压复零的特性。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了真双极FHMMC直流输电系统,验证了所提计算方法在不同故障位置、过渡电阻下均具有较高的计算精度。最后,设计了一种协同零直流电压控制的自适应电流抑制策略。利用所提出的计算方法分析了影响故障电流清除速度的关键因素是回路中电阻R和电感L,基于减小等值电感和增大等值电阻的思想,提出了一种自适应电阻器R与平波电抗器并联的策略,并设计了R的硬件架构、内部参数以及控制逻辑,以保证L在欠阻尼和过阻尼状态下都能被近似短路,从而提高故障电流衰减速度。在MATLAB/Simulink平台搭建的原系统上增加自适应抑制策略,验证了所提抑制策略的有效性:抑制策略能根据R情况准确自适应地投入R阻值,欠阻尼状态下清除速度提升了50%左右,过阻尼状态下提升了25%左右。

关键词：混合型MMC 直流故障零直流电压控制故障电流计算电流抑制策略

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