基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统...基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。展开更多
故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换...故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与网侧故障限流器(fault current limiter,FCL)的限流贡献度配合,实现主动匹配限流目标和故障条件的自适应限流。能够在保障限流能力的前提下,降低FCL配置成本及MMC降压运行对电网的不利影响。首先,分别定量分析源侧MMC与网侧FCL的限流贡献度,进而推导考虑限流贡献度配合的源网协同限流计算方法;基于此提出限流贡献度匹配故障严重程度的自适应故障限流策略;最后,在电磁暂态仿真中对所提策略的有效性进行验证。展开更多
Due to the large number of submodules(SMs),and modular multilevel converters(MMCs)in high-voltage applications,they are usually regulated by the nearest level modulation(NLM).Moreover,the large number of SMs causes a ...Due to the large number of submodules(SMs),and modular multilevel converters(MMCs)in high-voltage applications,they are usually regulated by the nearest level modulation(NLM).Moreover,the large number of SMs causes a challenge for the fault diagnosis strategy(FDS).This paper proposes a currentless FDS for MMC with NLM.In FDS,the voltage sensor is relocated to measure the output voltage of the SM.To acquire the capacitor voltage and avoid increasing extra sensors,a capacitor voltage calculation method is proposed.Based on the measurement of output voltages,the faults can be detected and the number of different-type switch open-circuit faults can be confirmed from the numerous SMs in an arm,which narrows the scope of fault localization.Then,the faulty SMs and faulty switches in these SMs are further located without arm current according to the sorting of capacitor voltages in the voltage balancing algorithm.The FDS is independent of the arm current,which can reduce the communication cost in the hierarchical control system of MMC.Furthermore,the proposed FDS not only simplifies the identification of switch open-circuit faults by confirming the scope of faults,but also detects and locates multiple different-type faults in an arm.The effectiveness of the proposed strategy is verified by the simulation results.展开更多
双馈/直驱风机混合接入模块化多电平高压直流输电(modular multi-level converter based HVDC,MMC-HVDC)的次同步振荡事件频繁发生,已有双馈或直驱某一种风机与MMC-HVDC交互产生振荡的研究,但鲜有针对双馈/直驱风机混合接入MMC-HVDC的...双馈/直驱风机混合接入模块化多电平高压直流输电(modular multi-level converter based HVDC,MMC-HVDC)的次同步振荡事件频繁发生,已有双馈或直驱某一种风机与MMC-HVDC交互产生振荡的研究,但鲜有针对双馈/直驱风机混合接入MMC-HVDC的次同步振荡分析与抑制措施研究。该文首先阐述并分析了某双馈/直驱风机混合接入MMC-HVDC后发生次同步振荡实际事件的特征与原因,通过阻抗相量方法研究了双馈/直驱风机频域阻抗的交互影响方式。研究表明,在双馈或直驱风机单独接入MMC-HVDC不存在振荡风险的条件下,双馈和直驱风机并联接入后依然可能存在振荡风险。最后,根据电网调度运行的实际要求,提出了考虑机组启停数量调配的临时抑制振荡策略。展开更多
模块化多电平换流器型直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMCHVDC)和交流线路可为重要负荷双路供电,因此MMCHVDC需具备在联网运行状态和孤岛运行状态间稳定转换的能力。该文分析了MMC在联...模块化多电平换流器型直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMCHVDC)和交流线路可为重要负荷双路供电,因此MMCHVDC需具备在联网运行状态和孤岛运行状态间稳定转换的能力。该文分析了MMC在联网状态和孤岛状态间相互转换的过程,并设计了一种基于本地电气量的MMC控制模式切换策略。之后,对MMC无源供电控制器进行改进,设计了一种无需切换控制模式的MMC下垂控制策略。最后,通过PSCAD仿真对上述2种转换策略进行验证和比较,结果表明2种策略均能使MMC在联网状态和孤岛状态间稳定转换。2种策略各有优缺点,实际应用中MMC需依据具体的控制目标选取合适的策略。展开更多
针对柔性直流输电系统常规直流电压波动抑制算法中存在的缺陷,提出一种适用于模块化多电平换流器型高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的直流电压波动抑制方法。该方法利用MM...针对柔性直流输电系统常规直流电压波动抑制算法中存在的缺陷,提出一种适用于模块化多电平换流器型高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的直流电压波动抑制方法。该方法利用MMC特有的"储能"特性,在交流系统不对称时,控制MMC交、直流侧瞬时有功功率不再平衡,从而实现MMC交流侧电流依然保持对称运行,同时直流侧电压、电流和功率保持为恒定。为了实现上述控制功能与目标,建立三相交流系统不对称时MMC直流回路的模型,设计0坐标系下以比例谐振调节器为基础的控制策略,且探讨MMC-HVDC中的协调控制问题。最后,搭建71电平背靠背MMC-HVDC系统模型进行数字仿真,结果验证了所提控制方法的有效性。展开更多
基于模块化多电平高压直流输电系统(high voltage direct current transmission based on modular multilevelconverter,MMC-HVDC)通常采用双闭环矢量控制策略,由于该策略在不平衡故障情况下,需要采用正负序2套旋转坐标系对正负序电流...基于模块化多电平高压直流输电系统(high voltage direct current transmission based on modular multilevelconverter,MMC-HVDC)通常采用双闭环矢量控制策略,由于该策略在不平衡故障情况下,需要采用正负序2套旋转坐标系对正负序电流分别进行控制,从而存在需要调整控制参数多、动态响应慢的问题。该文在两相静止坐标系下,分析了MMC-HVDC数学模型的特点,并对其功率分量进行了相应推导。为了实现交流信号无静差控制,在坐标系下引入比例谐振控制器实现正负序电流的统一控制,该策略无需繁琐的旋转坐标变换,从而不存在受电路参数影响的耦合项和前馈补偿项,进而方便了控制器的设计;同时利用PR控制器对传统电容电压均衡控制内环进行了改进,最后,在PSCAD/EMTDC中搭建的仿真模型基础上,验证了-PR平衡和不平衡控制策略的有效性。展开更多
文摘基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。
文摘故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与网侧故障限流器(fault current limiter,FCL)的限流贡献度配合,实现主动匹配限流目标和故障条件的自适应限流。能够在保障限流能力的前提下,降低FCL配置成本及MMC降压运行对电网的不利影响。首先,分别定量分析源侧MMC与网侧FCL的限流贡献度,进而推导考虑限流贡献度配合的源网协同限流计算方法;基于此提出限流贡献度匹配故障严重程度的自适应故障限流策略;最后,在电磁暂态仿真中对所提策略的有效性进行验证。
基金supported by the State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology(GEIRI-SKL-2020-011)。
文摘Due to the large number of submodules(SMs),and modular multilevel converters(MMCs)in high-voltage applications,they are usually regulated by the nearest level modulation(NLM).Moreover,the large number of SMs causes a challenge for the fault diagnosis strategy(FDS).This paper proposes a currentless FDS for MMC with NLM.In FDS,the voltage sensor is relocated to measure the output voltage of the SM.To acquire the capacitor voltage and avoid increasing extra sensors,a capacitor voltage calculation method is proposed.Based on the measurement of output voltages,the faults can be detected and the number of different-type switch open-circuit faults can be confirmed from the numerous SMs in an arm,which narrows the scope of fault localization.Then,the faulty SMs and faulty switches in these SMs are further located without arm current according to the sorting of capacitor voltages in the voltage balancing algorithm.The FDS is independent of the arm current,which can reduce the communication cost in the hierarchical control system of MMC.Furthermore,the proposed FDS not only simplifies the identification of switch open-circuit faults by confirming the scope of faults,but also detects and locates multiple different-type faults in an arm.The effectiveness of the proposed strategy is verified by the simulation results.
文摘双馈/直驱风机混合接入模块化多电平高压直流输电(modular multi-level converter based HVDC,MMC-HVDC)的次同步振荡事件频繁发生,已有双馈或直驱某一种风机与MMC-HVDC交互产生振荡的研究,但鲜有针对双馈/直驱风机混合接入MMC-HVDC的次同步振荡分析与抑制措施研究。该文首先阐述并分析了某双馈/直驱风机混合接入MMC-HVDC后发生次同步振荡实际事件的特征与原因,通过阻抗相量方法研究了双馈/直驱风机频域阻抗的交互影响方式。研究表明,在双馈或直驱风机单独接入MMC-HVDC不存在振荡风险的条件下,双馈和直驱风机并联接入后依然可能存在振荡风险。最后,根据电网调度运行的实际要求,提出了考虑机组启停数量调配的临时抑制振荡策略。
文摘模块化多电平换流器型直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMCHVDC)和交流线路可为重要负荷双路供电,因此MMCHVDC需具备在联网运行状态和孤岛运行状态间稳定转换的能力。该文分析了MMC在联网状态和孤岛状态间相互转换的过程,并设计了一种基于本地电气量的MMC控制模式切换策略。之后,对MMC无源供电控制器进行改进,设计了一种无需切换控制模式的MMC下垂控制策略。最后,通过PSCAD仿真对上述2种转换策略进行验证和比较,结果表明2种策略均能使MMC在联网状态和孤岛状态间稳定转换。2种策略各有优缺点,实际应用中MMC需依据具体的控制目标选取合适的策略。
文摘针对柔性直流输电系统常规直流电压波动抑制算法中存在的缺陷,提出一种适用于模块化多电平换流器型高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的直流电压波动抑制方法。该方法利用MMC特有的"储能"特性,在交流系统不对称时,控制MMC交、直流侧瞬时有功功率不再平衡,从而实现MMC交流侧电流依然保持对称运行,同时直流侧电压、电流和功率保持为恒定。为了实现上述控制功能与目标,建立三相交流系统不对称时MMC直流回路的模型,设计0坐标系下以比例谐振调节器为基础的控制策略,且探讨MMC-HVDC中的协调控制问题。最后,搭建71电平背靠背MMC-HVDC系统模型进行数字仿真,结果验证了所提控制方法的有效性。
文摘基于模块化多电平高压直流输电系统(high voltage direct current transmission based on modular multilevelconverter,MMC-HVDC)通常采用双闭环矢量控制策略,由于该策略在不平衡故障情况下,需要采用正负序2套旋转坐标系对正负序电流分别进行控制,从而存在需要调整控制参数多、动态响应慢的问题。该文在两相静止坐标系下,分析了MMC-HVDC数学模型的特点,并对其功率分量进行了相应推导。为了实现交流信号无静差控制,在坐标系下引入比例谐振控制器实现正负序电流的统一控制,该策略无需繁琐的旋转坐标变换,从而不存在受电路参数影响的耦合项和前馈补偿项,进而方便了控制器的设计;同时利用PR控制器对传统电容电压均衡控制内环进行了改进,最后,在PSCAD/EMTDC中搭建的仿真模型基础上,验证了-PR平衡和不平衡控制策略的有效性。
