全桥型模块化多电平换流器环流特性分析与自抑制方法.PDF

第31 卷 第1 期 电 工 电 能 新 技 术 Vol.31 ，No. 1 2012 年 12 月 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Dec.2012 全桥型模块化多电平换流器环流特性分析与自抑制方法 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 赵聪 ，雷鸣 ，李子欣 ，王平 ，李耀华 (1. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所)，北京市 海淀区 100190； 2. 中国科学院大学，北京市 石景山区 100049) 摘要：在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电（voltage sourced converter based high voltage direct current, VSC-HVDC ）场合，传统的半桥子模块（half-bridge submodule, HBSM ）型模块化多电平变 流器（modular multilevel converter ，MMC ）因不具备直流短路故障自清除能力，限制了其在架空线 VSC-HVDC 领域的应用。全桥子模块（full-bridge submodule, FBSM ）型的MMC （FB-MMC ）因具 备直流短路故障穿越能力，得到了较为广泛的研究。本文首先分析了桥臂参考电压存在负电压的全 桥型MMC 的基本运行原理，在此基础上，推导了全桥型MMC 二倍频环流的解析表达式，并提出 了一种环流自抑制的全桥型MMC 的参数设计方法。最后，通过仿真和实验验证了本文理论分析的 正确性和所提出的设计方法的有效性。 关键词：高压直流输电，模块化多电平变流器，全桥子模块，环流自抑制 DOI ：10.12067/ATEEE1712049 文章编号：1003-3076(2017)00-0000-00 中图分类号：TM72 [4]-[6] 1 引言 可靠性高等优点 。因此，MMC 在柔性高压直流 [7] 输电领域的应用变得越来越广泛 。例如，中国广 传统的高压直流输电（high voltage based direct 东南澳±160 kV/200 MW 海上风电场接入示范工程 current ，HVDC ）技术大多采用基于晶闸管的相控 和中国云南电网与南方电网主网±350 kV/1000 换流器（line commutated converter ，LCC ），传输容 量大、长距离输电成本较低以及输电走廊面积小等 MW 鲁西背靠背直流异步联网工程等，均采用了电 路拓扑如图1 所示的半桥型MMC 。 优点使 LCC-HVDC 成为目前主流的输电形式。但 如图 1 所示的半桥型 MMC ，即使全部的开关 是，有功和无功不能独立解耦控制、不具备黑启动 能力以及存在换相失败等缺点限制了 LCC-HVDC 器件处于闭锁状态，在直流短路故障发生时，所有 子模块开关器件 S2 的反并联二极管仍然为交流侧 在可再生能源并网发电以及孤岛供电等领域的应 提供低阻抗通路，使得短路电流急剧上升。因此， 用。为解决这一问题，国内外的