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)拓撲，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，還具有輸出波形品質高、擴展性好、開關頻率低以及運行損耗低等諸多優(yōu)勢，已成為全世界工業(yè)界和學術界的研究熱點之一。基于架空線的柔性直流輸電系統(tǒng)(High Voltage Direct Current，HVDC)在我國有很廣闊的應用前景

2、和發(fā)展?jié)摿Γ欢壳斑€有一系列關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具有實際工程意義。
　　本研究主要內容包括：⑴根據(jù)MMC運行特性，研究了MMC交流側和直流側的數(shù)學模型。針對弱系統(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。針對采用功率同步控制的換流站，基于交流電壓響應特性，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閥損耗計算方法。將閥損耗分解為通態(tài)損耗、必要開關損耗以及附加開關損耗。對于閻損耗的前2個部分，通過解析公式對其進行精確描述;而對于附加開關損耗，給出估算其大小的方法。針對不同子模塊構成的MMC，詳細推導了采用分段解析公式計算閥損耗的公式。最后針對半橋子模塊構成的MMC場景，通過算例對閥損耗進行了計算和驗證。⑶提出了一種改進的MMC-HVDC停運策略，將整個停運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，通過提高調制比，三次諧波注入，調節(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電阻對子模塊電容進行放電，能夠避免直流側放電電阻的使用，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子模塊電容進行放電。能夠提高子模塊電容能量利用率，實現(xiàn)MMC-HVDC停運時的平滑過渡并且加快停運過程。⑷針對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算方法。在直流諧波電流和直流回路阻抗計算過程中，整流站采用三脈動諧波電壓源代替，逆變站采用所提出的MMC直流側等效無源電路代替，直流線路采用多相耦合輸電線路模型。所提出的方法計算簡單且精度高，可以在直流系統(tǒng)主回路設計時避免耗時的時域仿真法，顯示出較高的工程應用價值。⑸針對MMC型多端直流輸電系統(tǒng)(MMC based Multi-terminal Direct Current，MMC-MTD