单向功率混合型MMC及其启动/直流短路故障穿越控制

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作者 周琳智 路茂增 +1 位作者 赵艳雷 张厚升 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第1期139-146,共8页

单向功率传输场景下,挖掘桥臂内部全桥及半桥子模块的协调控制空间,提出可节省器件的类半桥子模块及由其与全桥子模块构成的新型单向功率混合型模块化多电平换流器(MMC)。针对启动阶段和直流短路故障穿越期间潜在的电容电压不均衡及电... 单向功率传输场景下,挖掘桥臂内部全桥及半桥子模块的协调控制空间,提出可节省器件的类半桥子模块及由其与全桥子模块构成的新型单向功率混合型模块化多电平换流器(MMC)。针对启动阶段和直流短路故障穿越期间潜在的电容电压不均衡及电压、电流应力问题,提出适用于该拓扑的启动策略。基于直流环流注入控制实现直流短路故障穿越,保证设备在整个运行区域可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证所提控制策略的可行性和有效性。相比现有的混合型MMC,所提拓扑在保证直流短路故障穿越能力的前提下,节省半桥子模块内部的一个开关器件,具有较好的成本优势。 展开更多

关键词 单向功率 类半桥子模块 混合型MMC 协调控制 启动策略 直流短路 故障穿越

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贵广直流输电工程直流线路故障重启动策略研究及优化 被引量：31

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作者 赵军 曹森 +1 位作者 刘涛 张爱玲 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2010年第23期126-132,共7页

南方电网主网架'强直流弱交流'的特点,使得交流系统对直流系统的依赖性很强,因此直流系统的稳定运行对南方电网十分重要。针对南方电网的特点,对直流系统故障率比较高的直流线路故障以及直流线路故障再启动动作策略(DCFR)进行... 南方电网主网架'强直流弱交流'的特点,使得交流系统对直流系统的依赖性很强,因此直流系统的稳定运行对南方电网十分重要。针对南方电网的特点,对直流系统故障率比较高的直流线路故障以及直流线路故障再启动动作策略(DCFR)进行深入研究,同时结合南方电网贵广直流输电工程,对直流线路故障重启动策略在贵广工程的应用进行深入研究,并提出了优化的直流线路故障重启动策略,并对该策略在RTDS仿真系统上进行仿真验证,试验结果良好。由于南方电网的几条直流输电工程的控制策略相似,所以该研究成果对南方电网其他直流输电工程也有借鉴和参考的价值。 展开更多

关键词 高压直流输电 直流线路故障再启动策略 RTDS仿真

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采用双电流转移支路的直流电网故障清除策略 被引量：1

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作者 俞永杰 邓伟成 +2 位作者 李帅 许建中 赵成勇 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1649-1657,共9页

为了解决模块化多电平换流器直流故障难以清除的问题,论文提出了一种采用双电流转移支路的直流电网故障清除策略。该策略通过在换流器直流侧增加双电流转移支路和能量耗散支路,使故障期间的故障电流被迫转移到这两个支路中,保证在低压... 为了解决模块化多电平换流器直流故障难以清除的问题,论文提出了一种采用双电流转移支路的直流电网故障清除策略。该策略通过在换流器直流侧增加双电流转移支路和能量耗散支路,使故障期间的故障电流被迫转移到这两个支路中,保证在低压小电流情形下断开故障线路,并可在故障隔离之后迅速恢复电网的正常运行。双电流转移支路安装在直流母线上,采用晶闸管与电容配合的方式起到转移换流器电容放电能量的作用;能量耗散支路安装在直流出线上,通过接地电阻消耗线路电感储存的能量。最后,通过PSCAD/EMTDC验证了所提策略在故障清除和恢复运行方面较优的性能,并与其他直流断路器方案进行对比,体现了其在器件成本和器件数量方面良好的经济性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 直流电网 直流短路故障 故障清除策略 直流断路器

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牛从直流线路故障再启动对系统稳定的影响及控制策略 被引量：13

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作者 涂亮 柳勇军 +1 位作者 付超 杜斌 《南方电网技术》 北大核心 2015年第2期50-55,共6页

根据牛从直流工程同塔双回线路的特点,对各种多极线路故障再启动的故障组合方式进行了详细的仿真计算,结果显示牛从直流线路故障再启动的控制策略对系统的安全稳定具有直接的影响。提出了牛从直流不允许四极同时再启动等控制逻辑建议,... 根据牛从直流工程同塔双回线路的特点,对各种多极线路故障再启动的故障组合方式进行了详细的仿真计算,结果显示牛从直流线路故障再启动的控制策略对系统的安全稳定具有直接的影响。提出了牛从直流不允许四极同时再启动等控制逻辑建议,以及考虑再启动的控制策略在稳控系统中的实现方法,为牛从直流实际工程应用提供了理论依据和参考。 展开更多

关键词 牛从直流 直流线路故障再启动 控制策略

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低容值半桥型模块化多电平变换器直流故障辅助清除策略 被引量：6

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作者 樊强 俞永杰 +2 位作者 夏嘉航 赵成勇 许建中 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期3713-3722,共10页

通过谐波电流注入方式可有效减小子模块电容容值,进而降低模块化多电平变换器(MMC)的体积和质量,实现MMC的轻型化。该文通过对低容值半桥MMC直流故障工况特性的理论分析,指出在其他参数不变的情况下,低电容容值下的子模块电容存在放电... 通过谐波电流注入方式可有效减小子模块电容容值,进而降低模块化多电平变换器(MMC)的体积和质量,实现MMC的轻型化。该文通过对低容值半桥MMC直流故障工况特性的理论分析,指出在其他参数不变的情况下,低电容容值下的子模块电容存在放电速度快的现象,可导致故障清除过程中子模块低压闭锁问题。从等电荷角度出发,提出一种基于低容值半桥MMC的直流故障辅助清除策略。通过在MMC故障清除过程中根据电容比调整相投入子模块总数,可有效减小MMC子模块电容的放电量并实现系统的快速恢复。基于PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建仿真程序,通过仿真和实验验证了低容值MMC故障辅助清除策略的有效性。 展开更多

关键词 电流注入 低容值半桥 MMC 等电荷 快速恢复 直流故障清除策略 实验验证

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一种具备直流故障清除能力的新型MMC子模块拓扑 被引量：9

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作者 束洪春 王文韬 +3 位作者 江耀曦 邵宗学 王锐 廖孟黎 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期75-81,共7页

当基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流线路发生短路故障时,传统半桥子模块存在无法通过闭锁阻断直流故障电流的问题。对此,提出一种具备直流故障清除能力的基于半桥的五电平新型子模块(FLHBSM)拓扑。FLHBSM... 当基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(MMC-HVDC)系统直流线路发生短路故障时,传统半桥子模块存在无法通过闭锁阻断直流故障电流的问题。对此,提出一种具备直流故障清除能力的基于半桥的五电平新型子模块(FLHBSM)拓扑。FLHBSM与传统半桥子模块具有相同的控制结构,并具备了直流故障清除能力。相比其他具备直流故障清除能力的子模块拓扑,FLHBSM减少了开关器件的数量以及换流站占地面积,降低了损耗,且其控制灵活度高,在提高了MMC经济性的同时增强了其运行可靠性。同时,FLHBSM可以较好地兼容适用于半桥子模块的电容均压策略,并可根据实际需要在均压方案中择优。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建了基于FLHBSM的双端±100 kV 21电平MMC-HVDC系统仿真模型,验证了其利用子模块闭锁模式清除直流故障的有效性。 展开更多

关键词 MMC 子模块拓扑 直流故障清除能力 均压策略 经济性

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具备直流故障自清除能力的新型子模块拓扑 被引量：11

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作者 薛士敏 崔淼 +2 位作者 廉杰 范勃旸 齐金龙 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期143-150,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 子模块拓扑结构 直流故障自清除 经济性 控制策略

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基于故障清除专用自阻模块的改进型MMC运行控制策略 被引量：4

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作者 赵思远 徐康泰 +2 位作者 郎博宇 乔平 陈鑫 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期189-195,共7页

为解决传统半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)的直流故障清除问题,在传统HB-MMC的每个桥臂上分别增加了一个全桥结构的故障清除专用自阻模块,并通过合理的控制方法实现其稳态运行时电容电压波动情况的优化及直流故障时交流侧三相短路点... 为解决传统半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)的直流故障清除问题,在传统HB-MMC的每个桥臂上分别增加了一个全桥结构的故障清除专用自阻模块,并通过合理的控制方法实现其稳态运行时电容电压波动情况的优化及直流故障时交流侧三相短路点的主动制造,从而实现改进型MMC稳态时的高效运行与基于无断流能力隔离开关对直流故障的清除。相比于传统的混合型MMC,改进型MMC不仅保留了直流故障快速清除的能力,同时在构建成本与运行损耗方面具有明显优势。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提结构与控制策略的正确性与有效性。 展开更多

关键词 中压直流配电网 改进型MMC 直流故障清除策略 故障清除专用自阻模块 电容电压优化控制

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基于桥臂阻尼阀组的模块化多电平换流器故障快速清除与系统恢复技术 被引量：11

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作者 司志磊 陆翌 +3 位作者 韩坤 范彩云 夏克鹏 胡四全 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期60-67,74,共9页

针对柔性直流故障快速清除与系统快速恢复技术难题,介绍了基于桥臂阻尼阀组的故障快速清除与系统恢复技术方案。在分析柔性直流双极短路和桥臂短路2种故障机理的基础上,提出适用于工程的桥臂阻尼阀组的具体电气拓扑和阻尼阀组的控制保... 针对柔性直流故障快速清除与系统快速恢复技术难题,介绍了基于桥臂阻尼阀组的故障快速清除与系统恢复技术方案。在分析柔性直流双极短路和桥臂短路2种故障机理的基础上,提出适用于工程的桥臂阻尼阀组的具体电气拓扑和阻尼阀组的控制保护策略以及桥臂阻尼参数的选取原则和工程参数设计流程。以某多端柔性直流输电工程为例进行了仿真验证,仿真结果表明,在直流双极短路故障条件下,所提方案可加快直流短路电流的衰减,实现故障清除后系统快速重启动;在桥臂短路条件下,所提方案可加速阀侧交流电流中直流分量的衰减,加快交流开关的开断过程,降低了换流阀故障损坏的风险。仿真结果验证了所提方案的有效性和可行性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 桥臂阻尼阀组 直流故障 桥臂短路故障 故障清除 快速恢复 重启动

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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

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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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一种基于并充串放电变换的新型直流风电机组及其控制技术 被引量：1

11

作者 韩海洋 李战龙 +4 位作者 王海云 冯其塔 艾斯卡尔 郭锐 刘香苹 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1487-1497,I0034,I0035,I0036,共14页

直流风电机组(DC wind turbine,DCWT)作为全直流风力发电系统的关键基础设备,其高效的拓扑结构和稳定的控制策略对于全直流风力发电系统的运行有着重要的影响。为解决目前DCWT电能变换环节过多造成的效率较低、自启动控制难度高以及故... 直流风电机组(DC wind turbine,DCWT)作为全直流风力发电系统的关键基础设备,其高效的拓扑结构和稳定的控制策略对于全直流风力发电系统的运行有着重要的影响。为解决目前DCWT电能变换环节过多造成的效率较低、自启动控制难度高以及故障穿越时对辅助电路依赖造成的可靠性较低等问题,提出了一种基于并充串放电变换的新型直流风电机组的拓扑结构。基于该拓扑中所采用的新型直流变换器中半桥桥臂与全桥桥臂在低压侧并联、高压侧串联的动态连接方式的特点,设计了该DCWT在不同工况下的运行控制策略;并分析了DCWT在损耗、自启动、直流故障处理等方面的运行特性。通过对比计算,验证了所提新型DCWT拓扑在通过减少电能变换环节,可有效提高能量传输效率;另通过PSCAD/EMTDC搭建了基于新型DCWT的并联型全直流发电系统仿真模型,经风电系统内DCWT在稳态、动态等正常运行工况以及故障DCWT动态切入切出、直流短路等故障运行工况下的仿真,验证了该新型DCWT在具有可行性的前提下,具备较低控制难度的自启动方式以及高可靠性的故障穿越能力。 展开更多

关键词 新型直流风电机组 新型直流变换器 拓扑结构 控制策略 自启动 故障穿越

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LCC-MMC混合高压直流输电系统 被引量：152

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作者 唐庚 徐政 薛英林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期301-310,共10页

提出并建立了一种新型混合直流输电系统,其整流侧由电网换相换流器(LCC)构成,逆变侧则采用模块化多电平换流器(MMC);该系统结合了LCC及MMC的优点。在所推导的输电系统准稳态数学模型的基础上设计了系统稳态控制策略及启动策略。为了弥补... 提出并建立了一种新型混合直流输电系统,其整流侧由电网换相换流器(LCC)构成,逆变侧则采用模块化多电平换流器(MMC);该系统结合了LCC及MMC的优点。在所推导的输电系统准稳态数学模型的基础上设计了系统稳态控制策略及启动策略。为了弥补MMC无法清除直流故障的缺陷,在逆变侧的直流出口处装设大功率二极管阀组以阻断故障电流通路。用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建所设计的混合输电系统,并证明了所设计的控制器和启动策略的有效性、逆变侧MMC不存在换相失败的技术优势以及在逆变侧的直流出口处装设大功率二极管阀组以阻断故障电流通路的可行性。 展开更多

关键词 混合直流输电系统 电网换相换流器 模块化多电平换流器 控制策略 启动策略直流故障清除

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电流源型混合直流输电系统建模与仿真 被引量：39

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作者 薛英林 徐政 +1 位作者 潘武略 王峰 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期98-103,共6页

为解决传统直流输电系统换相失败问题,针对电压源型混合直流输电系统存在直流故障难以处理、平波电抗与直流电容容易产生谐振、无法进行潮流反送等缺点,分析了一种新型电流源型混合直流输电系统,其特点是整流侧采用传统的电网换相换流器... 为解决传统直流输电系统换相失败问题,针对电压源型混合直流输电系统存在直流故障难以处理、平波电抗与直流电容容易产生谐振、无法进行潮流反送等缺点,分析了一种新型电流源型混合直流输电系统,其特点是整流侧采用传统的电网换相换流器,逆变侧采用基于全控型器件的新型电流源型换流器。重点推导了电流源型换流器在dq旋转坐标系下的低频和稳态数学模型,并设计了相应的控制器和控制策略。在PSCAD/EMTDC中以葛南直流系统为基础搭建了电流源型混合直流系统。详细阐述了启动和潮流翻转的步骤和过程,测试了逆变侧发生三相短路故障下系统的响应和恢复特性,研究了系统的直流故障自清理能力和重启动策略。仿真结果表明,该系统具有良好的性能,是直流输电系统在远距离、大功率应用领域一种可行的改进方案。 展开更多

关键词 混合型高压直流输电 电流源型换流器 数学模型 控制策略 启动与潮流翻转 直流故障及重启动

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基于架空线的直流电网保护方案研究 被引量：94

14

作者 吴亚楠 吕铮 +3 位作者 贺之渊 孔明 周啸 范征 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第14期3726-3733,共8页

直流电网技术是我国进行可再生能源大规模开发利用的重要手段。然而,目前我国的大范围功率传输仍以架空线为主,因此研究以架空线为主要传输线路的直流电网技术是非常必要的。该文基于架空线故障率高的特点,针对直流电网故障保护,分析两... 直流电网技术是我国进行可再生能源大规模开发利用的重要手段。然而,目前我国的大范围功率传输仍以架空线为主,因此研究以架空线为主要传输线路的直流电网技术是非常必要的。该文基于架空线故障率高的特点,针对直流电网故障保护,分析两种主要保护技术路线对于架空线应用直流电网的适用性,提出两种路线各自的系统保护流程,并分析对比其性能优劣,最后给出适用于架空线系统的合理保护方案,并进行仿真验证。 展开更多

关键词 直流电网 保护策略 直流断路器 超高速故障检测 故障自清除换流器

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新型四电容组合的半桥MMC子模块拓扑 被引量：3

15

作者 江仁斌 王琛 +2 位作者 王毅 张振 魏子文 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3744-3754,共11页

随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在柔性直流输电工程的广泛应用,架空线路的直流侧短路故障频发,如何快速清除故障电流成为柔直工程中亟待解决的关键问题之一。传统的半桥子模块拓扑缺乏对直流侧故障清除的能... 随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在柔性直流输电工程的广泛应用,架空线路的直流侧短路故障频发,如何快速清除故障电流成为柔直工程中亟待解决的关键问题之一。传统的半桥子模块拓扑缺乏对直流侧故障清除的能力,而全桥子模块拓扑可以通过输出负电平来清除故障电流,但是其投资成本较高。基于此,在半桥子模块的基础上,提出了一种四电容组合的半桥子模块(four capacitor combined half bridge sub-module,FCC-HBSM)拓扑。FCC-HBSM通过4个半桥级联组成一个四电容的子模块,不仅可以快速有效地清除直流故障电流,还能够自均衡故障前后的电容电压。并且,相较于一些其他改进型子模块拓扑,所提子模块拓扑具有更简单的控制方式,同时减少了功率器件的数量,能够进一步降低换流站的建设成本。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明,FCC-HBSM具有良好的直流故障清除和保持故障前后电容电压均衡的能力。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 柔性直流输电 子模块拓扑 直流故障清除 电容电压均衡 控制策略

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