半桥-全桥混合型柔性直流输电系统实时仿真技术研究 被引量：2

1

作者 龚文明 朱喆 +2 位作者 黄润鸿 熊岩 许树楷 《南方电网技术》 北大核心 2017年第12期31-37,43,共8页

基于实时仿真技术的高压/特高压直流输电控制保护系统半实物仿真测试,是一种重要的技术研究与工程设计手段,其核心是柔性直流换流器的实时仿真模型。研究了大容量高电压模块化多电平换流器的实时仿真建模技术;尤其针对一种适用于特高压... 基于实时仿真技术的高压/特高压直流输电控制保护系统半实物仿真测试,是一种重要的技术研究与工程设计手段,其核心是柔性直流换流器的实时仿真模型。研究了大容量高电压模块化多电平换流器的实时仿真建模技术;尤其针对一种适用于特高压直流输电系统的半桥-全桥混合型柔直换流器,提出并实现了开关信号等效的建模方法,仿真结果表明该方法具有很高的精度,且不需要额外仿真机设备。搭建了一个三端特高压直流输电仿真系统,并结合真实的柔直控制保护设备进行了一系列半实物仿真测试。测试结果表明,本文提出的仿真系统能够满足半桥-全桥混合型模块化多电平换流器的控制保护系统半实物仿真测试需要,初步验证了特高压多端直流输电系统的控制保护策略。 展开更多

关键词 半桥-全桥混合型模块化多电平换流器 特高压多端直流输电 实时仿真 控制保护

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混合型MMC全桥子模块的配置比例优化设计 被引量：10

2

作者 蒋纯冰 王鑫 赵成勇 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期10-18,共9页

由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无... 由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无闭锁故障穿越的机理。为降低FBSM的配置比例,减少换流站投资成本,在桥臂电压调制波中注入三倍频电压的条件下,对直流侧短路故障工况、降压运行工况进行了FBSM配置比例优化设计。计算表明,桥臂调制波中未注入三倍频电压时,FBSM配置比例需达到50%,注入三倍频电压后,FBSM配置比例达到43.3%即可实现系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建401电平双端混合型MMC仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和三倍频电压注入优化策略的有效性。 展开更多

关键词 混合型模块化多电平换流器 半桥子模块 全桥子模块 三倍频电压 无闭锁故障穿越

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采用低比例全桥的混合MMC及其直流故障穿越策略 被引量：2

3

作者 张紫如 赵西贝 +4 位作者 贾秀芳 熊岩 周月宾 袁智勇 徐义良 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期3984-3995,I0035,共13页

通过模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行远距离、大容量输电,是推广可再生能源外送的重要方案。半全混合MMC可利用全桥子模块的负压输出能力,满足阀组在线投退、无闭锁直流故障穿越等运行需求,但全桥子模块占比... 通过模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)进行远距离、大容量输电,是推广可再生能源外送的重要方案。半全混合MMC可利用全桥子模块的负压输出能力,满足阀组在线投退、无闭锁直流故障穿越等运行需求,但全桥子模块占比通常不得低于50%,使得混合MMC的成本居高不下。为提升混合MMC工程经济性,提出一种全桥占比降低的混合MMC设计方法。首先,利用子模块短时升压能力,分析不同直流电压调节需求下的混合MMC全桥占比要求,提出低全桥占比的混合MMC运行原理;其次,针对全桥占比降低导致的故障阶段全桥子模块过压风险,从子模块电容电压控制与定直流电流控制两个维度提出抑制子模块过压的故障穿越控制策略;最后,提出暂态子模块电压峰值的离散化计算方法。基于PSCAD的仿真表明,全桥占比40%的MMC升压1.25倍后,可具备与全桥占比50%的MMC相似的故障穿越能力,子模块电压最大为1.37pu,处于安全运行区间内,验证所提方案可行性与计算方法有效性。 展开更多

关键词 高压直流输电 模块化多电平换流器 全桥子模块 子模块电压 直流故障 半全混合型MMC

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双半桥与并联全桥子模块混合MMC均压与直流故障控制研究 被引量：10

4

作者 石璐 李嘉龙 +2 位作者 赵成勇 许建中 贾秀芳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期6411-6419,共9页

子模块混合型模块化多电平换流器高压直流输电（modular multilevel converter HVDC,MMC-HVDC）兼具直流故障穿越能力和较好的经济性,然而当子模块数目众多时,面临控制器排序均压计算量大和传感器实时性要求高等问题。该文针对由双半桥... 子模块混合型模块化多电平换流器高压直流输电（modular multilevel converter HVDC,MMC-HVDC）兼具直流故障穿越能力和较好的经济性,然而当子模块数目众多时,面临控制器排序均压计算量大和传感器实时性要求高等问题。该文针对由双半桥子模块和并联全桥子模块构成的新型混合MMC,分析其并联均压特性,在此基础上提出新型混合MMC的阀段间和阀段内均压控制策略;通过分析子模块闭锁特性,设计直流故障控制策略。在PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果表明,采用所提均压控制策略可在有效降低对控制器性能和传感器精度要求的前提下,实现新型混合MMC子模块电容电压全局良好均衡,并验证了直流故障穿越控制策略的有效性。 展开更多

关键词 混合模块化多电平换流器 双半桥子模块 并联全桥子模块 电容电压均衡 直流故障穿越

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混合型MMC启动策略及全桥子模块数目配置研究 被引量：22

5

作者 冯谟可 郭裕群 +1 位作者 许建中 赵成勇 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第6期28-35,共8页

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是柔性直流输电的研究热点。由半桥子模块(Half-bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full-bridge Sub-module,FBSM)组成的混合型MMC非常适用于大容量架空线输电系统。考虑到混合... 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是柔性直流输电的研究热点。由半桥子模块(Half-bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full-bridge Sub-module,FBSM)组成的混合型MMC非常适用于大容量架空线输电系统。考虑到混合型MMC的拓扑结构特点,首先提出了一种分段式启动控制策略;然后分别对两种最常见的直流故障(单极接地短路和双极短路)的故障机理进行分析,并结合故障机理提出两种子模块的数目配比方案;最后在PSCAD/EMTDC仿真环境中建立了401电平,±320 k V,1 000 MW的混合型MMC模型,对论文所提出的启动策略和直流故障穿进行仿真分析,结果证明了所提出控制策略的有效性。 展开更多

关键词 半桥子模块(HBSM) 全桥子模块(FBSM) 混合模块化多电平换流器 启动控制策略 直流故障穿越机理

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混合型MMC器件损耗分布优化控制方法 被引量：5

6

作者 马新喜 路茂增 +2 位作者 赵艳雷 孙标 苏田田 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期19-28,99,共11页

全桥-半桥1:1混合型MMC在正常稳态下工作于半桥型MMC模式,全桥及半桥子模块充放电行为几乎一致,子模块器件损耗分布极不均衡,特别是在逆变工况下,半桥子模块下部IGBT损耗尤为突出。为此,提出了基于全、半桥两类子模块差异化控制的器件... 全桥-半桥1:1混合型MMC在正常稳态下工作于半桥型MMC模式,全桥及半桥子模块充放电行为几乎一致,子模块器件损耗分布极不均衡,特别是在逆变工况下,半桥子模块下部IGBT损耗尤为突出。为此,提出了基于全、半桥两类子模块差异化控制的器件损耗分布优化方法。首先,解析计算子模块器件损耗,以明确损耗不平衡的原因。其次,为改善器件损耗分布,在不影响设备输出外特性前提下,提出全/半桥模组解耦控制方法。然后,通过分析模组平均开关函数对器件通态及开关损耗的影响机理,以降低半桥子模块下部IGBT损耗为目标,推导出最优模组平均开关函数。最后,通过MATLAB/Simulink及PLECS仿真验证解耦控制策略的可行性及其对损耗分布优化的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 全桥子模块 半桥子模块 损耗计算 损耗分布 解耦控制

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采用不同子模块的MMC-HVDC阀损耗通用计算方法 被引量：36

7

作者 薛英林 徐政 +1 位作者 张哲任 刘高任 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期20-29,共10页

针对模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)提出了一种阀损耗通用计算方法,可统一分析现有子模块结构:半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块。首先基于系统运行参数和调制控制策略解析出各子模块元件的电流、电压时域变化波... 针对模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)提出了一种阀损耗通用计算方法,可统一分析现有子模块结构:半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块。首先基于系统运行参数和调制控制策略解析出各子模块元件的电流、电压时域变化波形,然后利用厂商提供的特性曲线对半导体器件特性参数进行拟合,最后结合器件电流、电压波形和开断次数计算其损耗和结温。所提方法能够计及优化电容电压附加控制,且便于编程实现。基于所提方法开发了MMC-HVDC阀损耗通用分析程序,可快速计算各种工况下的换流器功率损耗分布和器件结温。通过算例计算验证了所提方法的有效性。算例结果表明:3种典型MMC拓扑中H-MMC损耗最少,C-MMC次之,F-MMC最差;环流抑制后个别运行工况下换流器损耗特性可能恶化;降低器件开关频率和提高电压调制比均可降低损耗;当器件开关频率低于某特定值(本算例为500 Hz)后,器件的通态损耗成为主导分量。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 阀损耗 半桥子模块 全桥子模块 箝位双子模块 换流器

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LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统故障穿越控制策略 被引量：5

8

作者 张楠 徐政 张哲任 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期39-45,53,共8页

送端采用电网换相换流器(LCC)、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器(FHMMC)的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的... 送端采用电网换相换流器(LCC)、受端采用全半桥子模块混合型模块化多电平变流器(FHMMC)的LCC-FHMMC混合直流输电系统,当受端交流系统发生故障时,受端交流电压跌落,受端功率传输受阻,盈余的功率导致子模块电容过电压,甚至可能造成设备的严重损坏。为此,提出了一种基于FHMMC直流电压降压运行的受端交流系统故障穿越控制策略,使其直流电压始终低于逆变侧交流母线的电压有效值。同时,整流侧LCC保持常规的定直流电流控制,保证逆变侧的直流电流在额定值附近运行,从而实现了进入直流系统的有功功率与逆变器向受端交流系统输出的有功功率之间的平衡。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上对LCC-FHMMC混合直流输电系统受端交流系统发生的对称故障和不对称故障分别进行了仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略能够快速有效地穿越受端交流系统故障,并抑制子模块电容过电压。 展开更多

关键词 混合直流输电 电网换相换流器 全半桥子模块混合型模块化多电平换流器 受端交流系统故障穿越 过电压抑制

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具有直流故障自清除能力的新型MMC子模块及其混合拓扑 被引量：21

9

作者 许义佳 罗映红 +1 位作者 史彤彤 刘运华 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期129-137,共9页

针对传统半桥型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)在高压大功率领域不能通过换流器自身控制来实现直流故障的阻断问题,提出一种新型的类半桥型(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)子模块拓扑结构。直流侧... 针对传统半桥型模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converters,MMC)在高压大功率领域不能通过换流器自身控制来实现直流故障的阻断问题,提出一种新型的类半桥型(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)子模块拓扑结构。直流侧发生极间短路故障时,需同时闭锁所有IGBT脉冲信号。为降低IGBT触发一致技术要求,进一步提出一种类半桥-半桥混合型子模块,无需所有IGBT同时闭锁。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建双端MMC-HVDC系统,仿真结果表明,所提出的类半桥型子模块,类半桥-半桥混合型子模块MMC能有效阻断直流侧故障电流,隔离故障。相比于传统半桥型子模块MMC,类半桥型子模块MMC以及半桥-半桥混合型子模块MMC均无需增加IGBT的投入,即可以实现对直流侧故障电流的有效阻断,因此,具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 子模块 类半桥 类半桥-半桥混合拓扑 故障清除 高压柔性直流输电

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基于混合式MMC的混合高压直流输电系统启动策略 被引量：23

10

作者 赵文强 高得力 +3 位作者 马云龙 杨建明 王永平 卢宇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期62-70,共9页

针对与有源系统相联的混合直流输电系统,以全桥子模块和半桥子模块混合的模块化多电平换流器(MMC)为例,详细分析了其预充电启动过程,给出了每个阶段直流电压的一般数学表达式,从数学上证明了其与半桥子模块或全桥子模块构成的MMC的内在... 针对与有源系统相联的混合直流输电系统,以全桥子模块和半桥子模块混合的模块化多电平换流器(MMC)为例,详细分析了其预充电启动过程,给出了每个阶段直流电压的一般数学表达式,从数学上证明了其与半桥子模块或全桥子模块构成的MMC的内在联系。分析了基于全桥子模块和半桥子模块混合的MMC在不同混合比例下其预充电过程中可能存在的过压或欠压问题,提出了5种解决措施。同时就混合直流输电系统运用于向无源系统供电和作为"黑启动"电源的应用场合,分析了其预充电启动过程,并提出了具体实现方法。最后通过PSCAD/EMTDC对相关分析进行了仿真验证。 展开更多

关键词 半桥子模块 全桥子模块 模块化多电平换流器 预充电 高压直流输电

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柔性直流配电网混合拓扑变流器的自治控制 被引量：10

11

作者 吴杰 李传江 +1 位作者 周鸣 茅红伟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期5175-5186,共12页

针对柔性直流配电网中混合拓扑模块化多电平换流器(MMC),提出一种适用于其并网和孤岛运行的自治控制策略,以提高直流配电网的可靠性。首先,提出混合MMC功率模块等效电容储能与变流器侧交流电压矢量角频率增量间的比例控制结构,作为变流... 针对柔性直流配电网中混合拓扑模块化多电平换流器(MMC),提出一种适用于其并网和孤岛运行的自治控制策略,以提高直流配电网的可靠性。首先,提出混合MMC功率模块等效电容储能与变流器侧交流电压矢量角频率增量间的比例控制结构,作为变流器自治控制外环,实现利用变流器自身子模块电容缓冲功率波动的目的,与传统虚拟同步机外环所采用的惯性环节相比,动态响应速度有所提升。其次,设计总体控制结构包括自治控制外环和电流内环,其中,外环提供系统惯性,内环实现电流跟踪控制和对暂态电流较强的抑制。进一步地,建立混合MMC自治控制小信号模型,分析惯性等主要控制参数对系统特征根分布和稳定性的影响。最后,搭建直流配电网混合MMC仿真模型,分别对孤岛和并网运行方式以及暂态故障进行仿真,验证所提自治控制策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 柔性直流配电网 模块化多电平变流器 全桥-半桥混合 自治控制 虚拟惯性

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FHMMC特高压直流输电系统中串联换流阀组启动充电策略 被引量：6

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作者 胡雨龙 邹常跃 周竞宇 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1582-1590,共9页

800k V昆柳龙直流工程在两个受端换流站采用对称双极高低端阀组串联的全半桥子模块混合型模块化多电平换流器。在不同的充电工况下,因全桥子模块(fullbridgesub-module,FBSM)和半桥子模块(halfbridge sub-module,HBSM)器件及其模块化串... 800k V昆柳龙直流工程在两个受端换流站采用对称双极高低端阀组串联的全半桥子模块混合型模块化多电平换流器。在不同的充电工况下,因全桥子模块(fullbridgesub-module,FBSM)和半桥子模块(halfbridge sub-module,HBSM)器件及其模块化串联的桥臂支路充电特性不同,造成两种子模块电容电压难以平衡,导致阀组及系统无法启动解锁。提出了特高压柔直系统中全半桥子模块混合式模块化多电平换流器(full and half bridge hybrid modular multilevel converter,FHMMC)串联阀组在直流侧不短接和短接两种方式下的启动充电策略,针对不同工况下相应导通FBSM T_(3)、T_(4)管和HBSM T_(2)管,强制转换充电路径和充电对象,实现两种子模块电容均衡充电。针对直流侧不短接时后充电阀组FBSM感应带负压问题,研究并提出了极充电顺控策略,通过缩短阀组充电时间间隔来减少后充电阀组负压幅值。上述启动充电策略经过现场试验验证并用于工程实际。 展开更多

关键词 混合型模块化多电平换流器 特高压柔性直流 启动充电 串联阀组 全桥子模块 半桥子模块

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