具备直流故障自清除能力的新型子模块拓扑

基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电系统发展前景广阔,而传统的半桥结构MMC 子模块故障穿越能力较低。为此,首先提出一种具有直流故障自清除能力的子模块拓扑,该拓扑在直流侧故障时可利用反向接入子模块的电容电压来阻断二极管的导通,切断故障电流通路;其次分析比较了几种常见的具有自清除能力的拓扑在建造投资和运行损耗方面的成本;最后,为便于对已建成工程进行改造,提出了新型子模块拓扑的控制调制策略。基于PSCAD 电磁暂态仿真软件验证了所提结构的正确性和有效性。

适用于远距离大容量架空线输电的交叉型子模块拓扑

提出了一种适用于模块化多电平换流器的具有直流故障自清除能力的交叉型子模块(CCSM)。该子模块由12个绝缘栅双极型晶体管、12个反并联二极管和4个电容组成,可分别输出4电平、2电平、0电平和-2电平。同等输出条件下,CCSM除了具有较高的经济性以外,还可在保证直流故障自清除能力的基础上为换流器提供更广泛的运行范围,尤其适用于电压等级高、输送容量大、采用架空线路传输的柔性直流输电系统。此外,还研究了基于CCSM的调制方法及电容电压平衡策略,并在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,验证了所提拓扑及控制策略的有效性与可行性。

基于电路等效变换的二极管箝位式模块化多电平换流器电磁暂态并行仿真模型

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)常规电磁暂态仿真模型计算资源消耗较大的问题,基于电路等效变换原理,提出了二极管箝位式模块化多电平换流器电磁暂态仿真的并行等效模型。首先将换流器子模块等效为受控源,实现子模块与换流器主电路的解耦,便于应用并行计算方法;其次根据子模块电路结构预先分析出各种可能的工作模式,以避免开关动作时重新生成计算矩阵,便于根据桥臂电流与开关状态等信息实时计算出模块端口电压。对一个12电平MMC换流器的仿真结果,验证了所提方法的有效性以及该等效模型的正确性。