MMc-HVDC控制策略研究.pdf

1、隨著化石能源儲備的日趨減少和人們對清潔可再生能源的訴求日益提高，迫切需要一種更友好的輸電形式以滿足可再生能源傳輸?shù)男枰?。電壓源型換流器(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)因具有有功、無功獨立快速控制、具備無功補償能力、可向無源網(wǎng)絡(luò)供電等優(yōu)點，在上述場合的應(yīng)用中展現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。模塊化多電平換流器(Modular MultilevelC

2、onverter, MMC)是電壓源型換流器的一種優(yōu)良拓撲，除VSC-HVDC的優(yōu)點外，還具備開關(guān)損耗小、輸出波形質(zhì)量高、冗余易配置等優(yōu)點，是VSC-HVDC發(fā)展的新趨勢。因此，對MMC開展相關(guān)研究具有一定的理論意義及工程實際意義。本文結(jié)合理論研分析與仿真驗證，對MMC子模塊故障下控制策略和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互方式進行了深入研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1) MMC橋臂不對稱運行特性及子模塊故障下的控制策略。子模塊故障是模塊化多電平

3、換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的一種常見故障類型，故障子模塊被旁路后MMC將處于橋臂不對稱運行狀態(tài)。本文對MMC橋臂不對稱運行特性進行了詳細分析，指出在不對稱運行狀態(tài)下，故障相上下橋臂等效電容的不一致會導致交流相電流基頻分量在上下橋臂不再平均分配，且環(huán)流中將出現(xiàn)不對稱的基頻分量及三倍頻分量，原有二倍頻分量也略有增加。為確保故障后系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，進而提出一套完整的故障容錯控制策略，包括基于電容

4、比較的故障子模塊定位方法和基于準比例諧振控制的基頻環(huán)流抑制方法。最后基于PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型，仿真結(jié)果證明了本文理論分析的正確性及故障容錯控制策略的有效性。
　　(2)簡化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互并兼具開路故障診斷能力的電容電壓測量方法。模塊化多電平換流器(MMC)在高電壓等級、大輸送容量場合的應(yīng)用中，各橋臂大量子模塊的電壓需要實時采集并維持在允許范圍內(nèi)，但電壓傳感器配置數(shù)量的增加影響了系統(tǒng)的經(jīng)濟性與可靠性。為解決以上問題

5、，本文提出了一種基于電容電壓預估和組電壓測量的子模塊電容電壓測量新方法，該方法對橋臂子模塊進行了分組，每組僅配備一個電壓傳感器，從而使傳感器數(shù)量得以減少;在該測量方法基礎(chǔ)上提出了一種子模塊開路故障診斷策略，通過比較電壓實測值與預估值完成開路故障的快速診斷，并且對傳感器設(shè)置了故障冗余，在傳感器發(fā)生故障的情況下系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運行。基于PSCAD/EMTDC的仿真結(jié)果表明新方法具有與傳統(tǒng)方法近似的測量精度，同時能在較短時間內(nèi)診斷子模塊開路故