MMC-HVDC系統(tǒng)直流故障特性分析及其控制策略研究.pdf

1、模塊化多電平變流器高壓直流輸電(modular multi-level converter-high voltage direct current, MMC-HVDC)技術(shù)是解決新能源接入，構(gòu)建多元化能源結(jié)構(gòu)的有效途徑。而 MMC-HVDC系統(tǒng)發(fā)生直流故障時會產(chǎn)生各種過應(yīng)力，此時應(yīng)迅速地進(jìn)行閉鎖和跳閘操作以避免設(shè)備損壞，導(dǎo)致 MMC-HVDC系統(tǒng)停運(yùn)，嚴(yán)重影響了整個系統(tǒng)的安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。因此，增強(qiáng) MMC-HVDC系統(tǒng)直流故障

2、下的安全穩(wěn)定運(yùn)行能力便成為解決當(dāng)前新能源接入難題的關(guān)鍵所在。本文針對全橋型MMC-HVDC系統(tǒng)的直流故障特性分析和控制策略展開了進(jìn)一步深入研究。
　　首先，基于對全橋子模塊(full-bridge sub module, FBSM)的工作原理和開關(guān)狀態(tài)分析，進(jìn)一步拓展得到全橋型 MMC的基本工作原理和開關(guān)狀態(tài)數(shù)學(xué)模型，并針對全橋型 MMC提出改進(jìn)的預(yù)充電啟動控制策略，進(jìn)一步完善了不同工作模式下的電容均壓方法。
　　其次，基于

3、全橋型MMC的數(shù)學(xué)模型分別設(shè)計了MMC-HVDC系統(tǒng)內(nèi)、外環(huán)和2倍頻環(huán)流抑制控制器。并建立了基于PSCAD/EMTDC的系統(tǒng)仿真模型，通過仿真驗證了本文所設(shè)計的系統(tǒng)內(nèi)、外環(huán)和2倍頻環(huán)流抑制等穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制策略以及所改進(jìn)的全橋型MMC預(yù)充電啟動控制策略和電容均壓方法的正確性與可行性。
　　然后，針對全橋型 MMC-HVDC系統(tǒng)直流雙極短路、直流單極接地和直流斷線三種故障的過電壓或過電流應(yīng)力產(chǎn)生原因及其發(fā)展過程等故障機(jī)理進(jìn)行了深入分析，

4、并基于PSCAD/EMTDC仿真進(jìn)一步驗證了本文關(guān)于三種直流故障特性分析的正確性。
　　最后，詳細(xì)推導(dǎo)了全橋型 MMC-HVDC系統(tǒng)在直流雙極短路、直流單極接地以及直流斷線三種故障下的數(shù)學(xué)模型，并由此提出了統(tǒng)一的故障穿越控制策略。為進(jìn)一步提高直流單極接地和斷線故障條件下全橋型 MMC-HVDC系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力，本文提出一種功率指令優(yōu)化策略，即通過上、下橋臂有功和無功指令的合理分配以最大程度的滿足系統(tǒng)有功傳輸以及交流電網(wǎng)的無功需求