采用自阻型子模块的模块化多电平换流阀可靠度评估

模块化多电平换流阀(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电技术中的主要装置,为解决半桥子模块无法进行故障自清理的问题,该文采用具有直流故障电流阻断能力的自阻型子模块,并对采用自阻型子模块结构的模块化多电平换流阀的可靠性进行研究评估。文章利用Gamma分布和k/n(G)模型分别建立换流阀在冗余被动配置和主动配置情况下的可靠性函数,采用实际算例分析不同冗余配置策略和不同冗余度情况下对可靠性的影响。结果指出,冗余子模块配置策略的选择以及冗余度的合理选取均为换流阀可靠性的关键。

自阻型子模块MMC的实时仿真分析

基于模块化多电平换流器的高压直流输电MMC-HVDC的直流故障处理能力直接关系到其在架空线领域和高压大容量场合的应用前景。本文针对一种基于自阻型子模块的模块化多电平换流器SBSM-MMC进行了基于FPGA的MMC并行建模分析,该方法将子模块投入、切除和闭锁的3种工作状态转化为子模块通用等效电路,并可以精确仿真每个子模块电容电压充、放电过程。在RTLAB实时仿真平台中建立MMC的FPGA模型并与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真环境中的器件模型对比,验证了所建模型的精确性和实时性。

自阻型模块化多电平换流器故障后恢复策略与等值模型

提出了一种可仿真故障后恢复过程的自阻型模块化多电平换流器(SB-MMC)等值电磁暂态模型。首先针对自阻型模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统在直流故障后快速恢复的问题,设计了SB-MMC故障后快速恢复控制器与恢复策略,并分析了自阻子模块在恢复过程中的动态特性。基于上述SB-MMC的动态过程分析,提出了适应于任意工况的SB-MMC等值电磁暂态模型。最后,通过在PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了SB-MMC等值电磁暂态模型的精确性并验证了故障后快速恢复控制方法的有效性。

具备阻断直流故障电流能力的直流–直流自耦变压器

提出具备阻断直流故障电流的两端口直流–直流自耦变压器。共提出两种方案,分别为将直流自耦变的第一、第三换流器改造为具备阻断直流故障电流能力的换流器,以及在直流自耦变直流高低压直流端口间安装直流断路器。论述了两种方案的拓扑结构,推导了两种方案下所使用的换流器总容量随变比的关系,分析结果表明,安装直流断路器的方案所使用的换流器总容量少于改造换流器的方案。仿真验证了加装直流断路器方案的有效性,结果表明,在变比为1-2.5的范围内,两种方案下,具备阻断直流故障电流的直流–直流自耦变压器所使用的换流器总容量始终小于1.3倍互联功率,且所使用换流器总容量随变比降低而降低;而常规的直流–交流–直流变换技术无论变比如何变化,所使用的换流器总容量始终为2倍的互联功率。在PSCAD/EMTDC下仿真验证了所提出的保护方案的正确性。

直流-直流自耦变压器及其扩展技术

总结了一类新型的直流-直流变换技术—直流自耦变压器(DC AUTO)的设计与发展。阐述了直流-直流自耦变压器对直流电网的作用,以及DC AUTO的提出历程及其支撑技术,并把DC AUTO与常规交流自耦变压器作了类比。分析了具备双向直流故障隔离能力的DC AUTO的成本和损耗,并总结了多端口DC AUTO、混合型DC AUTO、单向DC AUTO、网间联络器等多种扩展技术,指出在中、低变比领域,DC AUTO可以取代常规DC/AC/DC技术。