基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)短路故障穿越控制方法研究.pdf

1、隨著化石能源日益緊缺和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重污染，新能源發(fā)展成為大趨勢(shì)。而中國(guó)新能源資源在地理位置上分布不均，導(dǎo)致能源中心遠(yuǎn)離負(fù)荷中心?；谀K化多電平換流器的柔性直流輸電技術(shù)（MMC-HVDC）因其開(kāi)關(guān)頻率小、運(yùn)行損耗低、模塊化構(gòu)造和便于多端互聯(lián)運(yùn)行等顯著優(yōu)勢(shì)成為新能源輸送的優(yōu)選技術(shù)，其在中國(guó)發(fā)展的特點(diǎn)是高電壓、遠(yuǎn)距離、大容量以及架空線。隨著越來(lái)越多MMC-HVDC工程的投運(yùn)，直流側(cè)短路故障包括直流側(cè)極對(duì)極故障和極對(duì)地故障，成為阻礙MMC-

2、HVDC發(fā)展的重要因素。因而提高M(jìn)MC-HVDC對(duì)直流側(cè)短路故障的適應(yīng)性及主動(dòng)防御能力成為中國(guó)發(fā)展柔性直流技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
　　本文針對(duì)MMC-HVDC直流側(cè)極對(duì)極短路故障，分析了其故障電路特征，在此基礎(chǔ)上解釋了不同類(lèi)型MMC的閉鎖原理，并針對(duì)目前換流器故障閉鎖方案的不足，提出了MMC在零直流電壓故障下穿越方案的基本原理及對(duì)子模塊特性的需求。得出要使MMC具備故障穿越能力，必須使用具備負(fù)電平輸出能力的子模塊。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)零直流電壓故

3、障穿越的關(guān)鍵是控制換流器橋臂輸出電壓的共模分量與差模分量分別與直流側(cè)電壓和交流側(cè)電壓相匹配，最終達(dá)到主動(dòng)熄滅故障電流并使換流器為系統(tǒng)提供無(wú)功支撐的目的。最后提出了利用全橋-半橋混合型MMC的直流側(cè)極對(duì)極短路故障穿越與恢復(fù)方案，得到了在故障期間半橋子模塊和全橋子模塊的多種協(xié)調(diào)配合工作方式。
　　本文針對(duì)MMC-HVDC直流側(cè)極對(duì)地短路故障，分析了不同接地方式下的故障電路特征，得到了故障極橋臂直流電壓分量是造成故障過(guò)電壓和故障電流的主

4、要因素，基于以上分析提出通過(guò)控制故障極橋臂直流電壓分量為零，非故障極不變，達(dá)到消除故障過(guò)電壓和故障電流的目的。而后從橋臂能量平衡的角度，分析了MMC在極對(duì)地故障期間無(wú)法直接傳輸有功功率的原因，并據(jù)此改進(jìn)控制，通過(guò)新增橋臂相角控制變量，非對(duì)稱(chēng)地控制上下橋臂的輸出電壓，調(diào)節(jié)故障期間上下橋臂傳輸?shù)挠泄β剩狗枪收蠘O橋臂承擔(dān)所有的有功傳輸，而故障極橋臂只傳輸無(wú)功，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大有功功率傳輸。
　　本文在PSCAD中搭建了20MW/±10