具有直流故障自清除能力的MMC拓撲和可靠性分析方法.pdf

1、模塊化多電平換流器型高壓直流輸電(Modular Multilevel Converter basedHigh Voltage Direct Current，MMC-HVDC)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢得到了學術(shù)界和工程界的廣泛關注，具有廣闊的發(fā)展前景。論文從模塊化多電平換流器(ModularMultilevel Converter，MMC)的結(jié)構(gòu)入手，在對比分析了MMC不同子模塊拓撲工作原理的基礎上，提出了直流故障阻斷能力指標，用以定量評估M

2、MC的直流故障清除能力。提出了一種MMC子模塊拓撲搜索方法，并且通過搜索得到了一種單箝位子模塊拓撲結(jié)構(gòu)。詳細分析了單箝位子模塊塊拓撲結(jié)構(gòu)的工作原理，并對采用此種子模塊結(jié)構(gòu)的MMC系統(tǒng)進行了理論分析和仿真驗證。綜合考慮換流器的可靠性和經(jīng)濟性，提出了混合MMC中子模塊數(shù)目配置方法。
　　首先，分析研究了MMC三種常見子模塊，即半橋子模塊(Half BridgeSub-module，HBSM)、全橋子模塊(Full Bridge Sub

3、-module，F(xiàn)BSM)和雙箝位型子模塊(Clamp Double Sub-module，CDSM)的工作模式。為了精確評估采用不同子模塊結(jié)構(gòu)MMC切斷直流故障電流的能力，提出了直流故障阻斷能力指標(DCFault Blocking Capability Index, DFBCI)。
　　其次，在對比分析HBSM、FBSM和CDSM結(jié)構(gòu)特點的基礎上，從換流器閉鎖后子模塊中的電流通路出發(fā)，提出了一種MMC子模塊拓撲搜索方法。通過搜

4、索可以得到一種新型子模塊拓撲結(jié)構(gòu)，即單箝位子模塊(Clamp SingleSub-module，CSSM)。
　　再次，分析了CSSM的工作特點及其箝位直流故障電流的機理。與FBSM相比，CSSM所需的IGBT數(shù)目減少，但仍具備與FBSM相同的直流故障電流箝位能力，從而采用CSSM的MMC(CS-MMC)可以通過閉鎖實現(xiàn)直流故障的自清除。在PSCAD/EMTDC環(huán)境下建立了雙端CS-MMC系統(tǒng)仿真模型，仿真結(jié)果驗證了CSSM箝位直