基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可...基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可靠性。以2个HBSM为基本结构,研究设计一种能够有效阻断直流故障电流的新型旁路型子模块,即二极管钳位型双半桥子模块(diode clamp dual half bridge sub-module,DCDHBSM)。相较于具备直流短路电流阻断能力的其他子模块,所提DCDHBSM所需功率器件较少,运行损耗较低。此外,还设计适用于DCDHBSM的直流故障穿越策略,利用排序算法均衡了故障后的子模块电容电压。MATLAB/Simulink和物理仿真试验结果均证明了装配所提DCDHBSM的MMC在快速阻断直流故障电流及实现故障穿越等方面的有效性。展开更多
针对电化学储能现有低电压穿越控制策略未计及荷电状态(state of charge,SOC)动态特性导致其在低SOC场景下出现过放这一问题,设计并引入自适应调节系数来表征低电压穿越期间SOC对储能单元输出有功电流的影响,进而提出一种计及SOC动态特...针对电化学储能现有低电压穿越控制策略未计及荷电状态(state of charge,SOC)动态特性导致其在低SOC场景下出现过放这一问题,设计并引入自适应调节系数来表征低电压穿越期间SOC对储能单元输出有功电流的影响,进而提出一种计及SOC动态特性与充放电状态的电化学储能系统低电压穿越控制策略。该控制策略基于并网规范的电压和频率要求,结合工程实际应用对自适应调节系数进行定量设计,使得系统故障期间储能单元输出的有功电流能够根据SOC大小动态调整。仿真结果表明,该控制策略在低SOC场景下能够有效限制有功电流输出,减缓放电速度,从而避免小容量、大放电倍率储能单元出现因SOC越限而退出运行的风险,并减小低电压穿越过程中多个储能单元之间的SOC极差。通过与传统的低电压穿越策略对比验证了所提策略的有效性。展开更多
直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除...直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。展开更多
随着电力系统中新能源接入比例不断提高,采用跟网控制的模块化多电平换流器型柔性直流输电(Modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在输电系统中占据越来越重要的地位,其并网暂态同步稳定性会影响...随着电力系统中新能源接入比例不断提高,采用跟网控制的模块化多电平换流器型柔性直流输电(Modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在输电系统中占据越来越重要的地位,其并网暂态同步稳定性会影响电力系统的安全运行。研究跟网型MMC-HVDC系统的暂态同步稳定机理,首先建立了以锁相环为同步单元的换流器的并网动力学模型,随后基于此模型,研究了电网强度、换流器的故障穿越策略以及锁相环参数对其暂态稳定性的影响。当电网强度较高、换流器故障期间注入无功电流分量增大时,换流器的并网暂态稳定性较强,减小锁相环的比例和积分增益有利于暂态稳定性。根据暂态稳定机理,提出了与阻抗角匹配的故障期间注入电流策略,以提升换流器的暂态同步稳定性。在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了电磁暂态仿真模型并验证了本文结论和所提暂态稳定增强策略的有效性。展开更多
文摘基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可靠性。以2个HBSM为基本结构,研究设计一种能够有效阻断直流故障电流的新型旁路型子模块,即二极管钳位型双半桥子模块(diode clamp dual half bridge sub-module,DCDHBSM)。相较于具备直流短路电流阻断能力的其他子模块,所提DCDHBSM所需功率器件较少,运行损耗较低。此外,还设计适用于DCDHBSM的直流故障穿越策略,利用排序算法均衡了故障后的子模块电容电压。MATLAB/Simulink和物理仿真试验结果均证明了装配所提DCDHBSM的MMC在快速阻断直流故障电流及实现故障穿越等方面的有效性。
文摘针对电化学储能现有低电压穿越控制策略未计及荷电状态(state of charge,SOC)动态特性导致其在低SOC场景下出现过放这一问题,设计并引入自适应调节系数来表征低电压穿越期间SOC对储能单元输出有功电流的影响,进而提出一种计及SOC动态特性与充放电状态的电化学储能系统低电压穿越控制策略。该控制策略基于并网规范的电压和频率要求,结合工程实际应用对自适应调节系数进行定量设计,使得系统故障期间储能单元输出的有功电流能够根据SOC大小动态调整。仿真结果表明,该控制策略在低SOC场景下能够有效限制有功电流输出,减缓放电速度,从而避免小容量、大放电倍率储能单元出现因SOC越限而退出运行的风险,并减小低电压穿越过程中多个储能单元之间的SOC极差。通过与传统的低电压穿越策略对比验证了所提策略的有效性。
文摘直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。
文摘随着电力系统中新能源接入比例不断提高,采用跟网控制的模块化多电平换流器型柔性直流输电(Modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在输电系统中占据越来越重要的地位,其并网暂态同步稳定性会影响电力系统的安全运行。研究跟网型MMC-HVDC系统的暂态同步稳定机理,首先建立了以锁相环为同步单元的换流器的并网动力学模型,随后基于此模型,研究了电网强度、换流器的故障穿越策略以及锁相环参数对其暂态稳定性的影响。当电网强度较高、换流器故障期间注入无功电流分量增大时,换流器的并网暂态稳定性较强,减小锁相环的比例和积分增益有利于暂态稳定性。根据暂态稳定机理,提出了与阻抗角匹配的故障期间注入电流策略,以提升换流器的暂态同步稳定性。在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了电磁暂态仿真模型并验证了本文结论和所提暂态稳定增强策略的有效性。
