適用于架空線的MMC型直流輸電若干問題研究.pdf

1、作為新一代的電壓源換流器(Voltage Sourced Converter, VSC)拓?fù)?，模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)在兼具VSC所有優(yōu)勢的同時(shí)，還具有輸出波形品質(zhì)高、擴(kuò)展性好、開關(guān)頻率低以及運(yùn)行損耗低等諸多優(yōu)勢，已成為全世界工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一?；诩芸站€的柔性直流輸電系統(tǒng)(High Voltage Direct Current，HVDC)在我國有很廣闊的應(yīng)用前景

2、和發(fā)展?jié)摿?，然而目前還有一系列關(guān)鍵問題沒有得到很好地解決，因此深入系統(tǒng)地研究適用于架空線的柔性直流輸電技術(shù)具有實(shí)際工程意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)MMC運(yùn)行特性，研究了MMC交流側(cè)和直流側(cè)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)弱系統(tǒng)接入場合，比較了電流矢量控制和功率同步控制的故障響應(yīng)特性，研究了采用電流矢量控制的換流站在故障后失穩(wěn)的原因。針對(duì)采用功率同步控制的換流站，基于交流電壓響應(yīng)特性，研究了受端系統(tǒng)中直流功率比例的極限。⑵提出了基于分段解

3、析公式的MMC-HVDC閥損耗計(jì)算方法。將閥損耗分解為通態(tài)損耗、必要開關(guān)損耗以及附加開關(guān)損耗。對(duì)于閻損耗的前2個(gè)部分，通過解析公式對(duì)其進(jìn)行精確描述;而對(duì)于附加開關(guān)損耗，給出估算其大小的方法。針對(duì)不同子模塊構(gòu)成的MMC，詳細(xì)推導(dǎo)了采用分段解析公式計(jì)算閥損耗的公式。最后針對(duì)半橋子模塊構(gòu)成的MMC場景，通過算例對(duì)閥損耗進(jìn)行了計(jì)算和驗(yàn)證。⑶提出了一種改進(jìn)的MMC-HVDC停運(yùn)策略，將整個(gè)停運(yùn)過程劃分為能量反饋階段，可控能量耗散階段和不可控能量耗

4、散階段。在能量反饋階段，通過提高調(diào)制比，三次諧波注入，調(diào)節(jié)聯(lián)接變壓器變比以及備用子模塊的投入來降低子模塊電容電壓，進(jìn)一步提高了能量利用效率。在可控能量耗散階段，通過直流線路或者啟動(dòng)電阻對(duì)子模塊電容進(jìn)行放電，能夠避免直流側(cè)放電電阻的使用，有利于降低工程成本。在不可控能量耗散階段，只通過子模塊電阻對(duì)子模塊電容進(jìn)行放電。能夠提高子模塊電容能量利用率，實(shí)現(xiàn)MMC-HVDC停運(yùn)時(shí)的平滑過渡并且加快停運(yùn)過程。⑷針對(duì)LCC-MMC混合式直流輸電系統(tǒng)，

5、提出了基于解析公式的直流諧波電流和直流回路阻抗計(jì)算方法。在直流諧波電流和直流回路阻抗計(jì)算過程中，整流站采用三脈動(dòng)諧波電壓源代替，逆變站采用所提出的MMC直流側(cè)等效無源電路代替，直流線路采用多相耦合輸電線路模型。所提出的方法計(jì)算簡單且精度高，可以在直流系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)時(shí)避免耗時(shí)的時(shí)域仿真法，顯示出較高的工程應(yīng)用價(jià)值。⑸針對(duì)MMC型多端直流輸電系統(tǒng)(MMC based Multi-terminal Direct Current，MMC-MTD