基于模块化多电平换流器的直流电网保护方案

当半桥模块化多电平换流器MMC直流侧发生故障时,反并联二极管会继续为短路电流提供通路,二极管很可能因过电流而损坏。因此,针对二极管的脆弱性学者们提出了多种保护方案。为了对各方案有更加清晰的认识,本文以分流、限流、电容电压箝位、快速保护为划分依据,归纳阐述了各方案的优缺点。首先,介绍了半桥MMC双极短路故障的两个阶段,对子模块闭锁前的故障等效回路的电容等效值进行了对比验证,给出了明确的结论。其次,本文提出了一种新的故障限流措施;对电容电压箝位技术进行简练地分类和总结,阐述了半桥子模块电容在故障发生后无法充电的原因;提出了一种新的自阻型子模块方案,该方案可减少二极管的使用。最后,改进了基于握手原理的保护方案,可实现快速切除故障。各种保护方案都有各自的适用范围,应综合考虑系统容量、投资预算、负荷等级等因素,对各方案组合,形成经济、可靠的保护方案。本文研究为后续MMC技术在多端直流输电系统的应用提供技术参考。