基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)直流側短路故障穿越控制方法研究.pdf

1、隨著化石能源日益緊缺和對環(huán)境產(chǎn)生的嚴重污染，新能源發(fā)展成為大趨勢。而中國新能源資源在地理位置上分布不均，導致能源中心遠離負荷中心?；谀K化多電平換流器的柔性直流輸電技術（MMC-HVDC）因其開關頻率小、運行損耗低、模塊化構造和便于多端互聯(lián)運行等顯著優(yōu)勢成為新能源輸送的優(yōu)選技術，其在中國發(fā)展的特點是高電壓、遠距離、大容量以及架空線。隨著越來越多MMC-HVDC工程的投運，直流側短路故障包括直流側極對極故障和極對地故障，成為阻礙MMC-

2、HVDC發(fā)展的重要因素。因而提高MMC-HVDC對直流側短路故障的適應性及主動防御能力成為中國發(fā)展柔性直流技術的關鍵挑戰(zhàn)。
　　本文針對MMC-HVDC直流側極對極短路故障，分析了其故障電路特征，在此基礎上解釋了不同類型MMC的閉鎖原理，并針對目前換流器故障閉鎖方案的不足，提出了MMC在零直流電壓故障下穿越方案的基本原理及對子模塊特性的需求。得出要使MMC具備故障穿越能力，必須使用具備負電平輸出能力的子模塊。同時，實現(xiàn)零直流電壓故

3、障穿越的關鍵是控制換流器橋臂輸出電壓的共模分量與差模分量分別與直流側電壓和交流側電壓相匹配，最終達到主動熄滅故障電流并使換流器為系統(tǒng)提供無功支撐的目的。最后提出了利用全橋-半橋混合型MMC的直流側極對極短路故障穿越與恢復方案，得到了在故障期間半橋子模塊和全橋子模塊的多種協(xié)調(diào)配合工作方式。
　　本文針對MMC-HVDC直流側極對地短路故障，分析了不同接地方式下的故障電路特征，得到了故障極橋臂直流電壓分量是造成故障過電壓和故障電流的主

4、要因素，基于以上分析提出通過控制故障極橋臂直流電壓分量為零，非故障極不變，達到消除故障過電壓和故障電流的目的。而后從橋臂能量平衡的角度，分析了MMC在極對地故障期間無法直接傳輸有功功率的原因，并據(jù)此改進控制，通過新增橋臂相角控制變量，非對稱地控制上下橋臂的輸出電壓，調(diào)節(jié)故障期間上下橋臂傳輸?shù)挠泄β?，使非故障極橋臂承擔所有的有功傳輸，而故障極橋臂只傳輸無功，實現(xiàn)系統(tǒng)的最大有功功率傳輸。
　　本文在PSCAD中搭建了20MW/±10