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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

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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
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