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)技術是解決新能源接入，構建多元化能源結構的有效途徑。而 MMC-HVDC系統(tǒng)發(fā)生直流故障時會產生各種過應力，此時應迅速地進行閉鎖和跳閘操作以避免設備損壞，導致 MMC-HVDC系統(tǒng)停運，嚴重影響了整個系統(tǒng)的安全性、可靠性以及經濟性。因此，增強 MMC-HVDC系統(tǒng)直流故障

2、下的安全穩(wěn)定運行能力便成為解決當前新能源接入難題的關鍵所在。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)的工作原理和開關狀態(tài)分析，進一步拓展得到全橋型 MMC的基本工作原理和開關狀態(tài)數學模型，并針對全橋型 MMC提出改進的預充電啟動控制策略，進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的數學模型分別設計了MMC-HVDC系統(tǒng)內、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計的系統(tǒng)內、外環(huán)和2倍頻環(huán)流抑制等穩(wěn)態(tài)運行控制策略以及所改進的全橋型MMC預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力產生原因及其發(fā)展過程等故障機理進行了深入分析，

4、并基于PSCAD/EMTDC仿真進一步驗證了本文關于三種直流故障特性分析的正確性。
　　最后，詳細推導了全橋型 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學模型，并由此提出了統(tǒng)一的故障穿越控制策略。為進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)的經濟運行能力，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的無功需求