基于MMC的柔性直流輸電控制保護(hù)策略及損耗分析.pdf

1、模塊化多電平換流器(ModularMultilevelConverter，MMC)具有控制靈活、輸出波形質(zhì)量好、開關(guān)頻率低、損耗小等特性，成為近年來柔性直流輸電(VoltageSourceConverter-HighVoltageDC，VSC-HVDC)換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。論文從MMC的運(yùn)行機(jī)理出發(fā)，對(duì)基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)(MMC-HVDC)控制策略、故障保護(hù)策略及損耗計(jì)算問題進(jìn)行了深入的理論分析與仿真驗(yàn)證，其中，MMC-

2、HVDC系統(tǒng)的控制策略是基礎(chǔ)，故障保護(hù)策略和損耗計(jì)算問題是研究核心。
　　首先，分析MMC的運(yùn)行機(jī)理，將MMC-HVDC控制系統(tǒng)劃分為系統(tǒng)控制層、極控制層和閥組控制層三層結(jié)構(gòu)，研究每層的控制策略;其中極控制層和閥組控制層的控制策略是研究重點(diǎn)，主要包括直接電流控制策略、環(huán)流抑制策略、調(diào)制策略、電容電壓均衡策略等;并在PSCAD/EMTDC中搭建兩端21電平MMC-HVDC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)每層的控制策略并進(jìn)行模塊化配置。
　　其次，對(duì)

3、MMC-HVDC換流站故障保護(hù)策略及保護(hù)時(shí)序進(jìn)行重點(diǎn)研究，其保護(hù)策略主要包括站內(nèi)交流母線故障時(shí)抑制負(fù)序電流和有功波動(dòng)的保護(hù)策略、子模塊故障保護(hù)策略和站內(nèi)直流母線故障保護(hù)策略;并在PSCAD/EMTDC下搭建的兩端21電平MMC-HVDC系統(tǒng)中仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的故障保護(hù)策略。
　　再次，分析MMC-HVDC系統(tǒng)的損耗組成，重點(diǎn)針對(duì)所占比重較大的換流器損耗進(jìn)行計(jì)算，提出了一種基于時(shí)變電氣量的MMC損耗計(jì)算通用方法，計(jì)算時(shí)引入了曲線擬合，

4、并考慮工作結(jié)溫、器件占空比、開關(guān)頻率等的影響，在PSCAD/EMTDC下搭建了基于以上控制策略的51電平MMC逆變器模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了MMC的損耗計(jì)算仿真模型，繼而提出了一些降損措施并在仿真中進(jìn)行驗(yàn)證。
　　最后，總結(jié)全文所做的工作，并提出一些以后仍可繼續(xù)研究的方向。論文所設(shè)計(jì)的MMC-HVDC系統(tǒng)控制策略、故障保護(hù)策略及MMC損耗計(jì)算通用方法均已在PSCAD/EMTDC下建立了相應(yīng)的仿真模型，并借助算例仿真驗(yàn)證了各種控