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基于箝位双子模块的MMC-HVDC起动控制策略 被引量：29
1
作者 薛英林 徐政 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1-7,共7页
分析了基于箝位双子模块的MMC-HVDC正常自励起动过程,将起动过程分为两个基本阶段,即不控充电阶段和可控充电阶段。利用电路原理方法化简了不控充电阶段的系统等值电路,推导了最大充电电流与限流电阻之间的关系,并指出在该阶段由于二极... 分析了基于箝位双子模块的MMC-HVDC正常自励起动过程,将起动过程分为两个基本阶段,即不控充电阶段和可控充电阶段。利用电路原理方法化简了不控充电阶段的系统等值电路,推导了最大充电电流与限流电阻之间的关系,并指出在该阶段由于二极管箝位作用电容无法充电至额定状态。设计了三种可控充电方法以对电容继续充电获取足够的能量,其中方法一利用直流电压控制器和调制均衡策略,而方法二和方法三则通过改变充电回路中等效内电势和等效电容实现电容完全充电。为充分发挥系统故障穿越能力,设计了直流侧暂时性和永久性故障后的系统自动再起动控制时序。在PSCAD/EMTDC中搭建两端有源的MMC-HVDC系统,仿真结果表明所提出的起动控制策略效果良好。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 箝位双子模块 限流电阻 电容充电 正常自励起动 自动再起动
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一种具备故障自清除能力的MMC新型双子模块拓扑研究 被引量：6
2
作者 孙银山 杨晓平 任军辉 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期115-119,共5页
在多端柔性直流电网中,直流故障快速隔离和清除能力是系统可靠安全运行的保障。直流故障清除能力是制约基于半桥模块MMC发展的关键问题。文中提出了一种新型二极管箝位双子模块拓扑结构,在两个单子模块串联的基础上,增加了一个IGBT和一... 在多端柔性直流电网中,直流故障快速隔离和清除能力是系统可靠安全运行的保障。直流故障清除能力是制约基于半桥模块MMC发展的关键问题。文中提出了一种新型二极管箝位双子模块拓扑结构,在两个单子模块串联的基础上,增加了一个IGBT和一个二极管,利用子模块电容电压迫使导通的二极管反向截止,从而有效抑制MMC的不控整流效应,快速切断故障电流通路,具备直流故障自消除能力,具有很好的经济性和应用价值。 展开更多
关键词 直流短路故障 故障穿越 模块化多电平换流器 二极管箝位双子模块 基于电压源换流器的高压直流输电
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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
3
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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子模块故障下C-MMC型高压直流系统的保护设计和容错控制 被引量：12
4
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 2014年第8期89-97,共9页
从子模块级、换流器级和系统级3个层次上设计了基于箝位双子模块(CDSM)的新型模块化多电平换流器(MMC)的冗余保护控制策略。提出了基于双晶闸管保护策略,其中一个晶闸管稳态长期导通来分担二极管电流以减少损耗,并分析了子模块的失效机... 从子模块级、换流器级和系统级3个层次上设计了基于箝位双子模块(CDSM)的新型模块化多电平换流器(MMC)的冗余保护控制策略。提出了基于双晶闸管保护策略,其中一个晶闸管稳态长期导通来分担二极管电流以减少损耗,并分析了子模块的失效机制。设计了改进型最近电平调制和电容电压平衡策略。该方法动态调节电容电压参考值,通过引入故障因子对电容电压测量值进行修正以防止故障元件参与投切。利用3次谐波注入调制、变压器分接头档位控制和有功无功调节等手段,优化提高动态备用子模块数目和增强系统不间断功率运行能力。在PSCAD/EMTDC中搭建每桥臂105个子模块的仿真模型,仿真结果表明:引入双晶闸管保护策略后,整流侧和逆变侧二极管总损耗分别下降9.8%和5.3%;即使36个模块电容切除后,系统仍可正常运行,且换流器桥臂环流的增量不超过额定值的5%。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 高压直流输电 箝位双子模块 子模块故障 容错 双晶闸管 动态备用 故障因子
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具备阻断直流侧故障电流模块化的多电平换流器应用研究
5
作者 邱欣 夏向阳 +6 位作者 吕大全 孟科 蔡洁 汤赐 肖辉 易浩民 周云 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期148-155,共8页
针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半... 针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半桥子模块和箝位双子模块串联组成,降低稳态运行损耗和元器件使用数量;阐述该新型拓扑的基本参数选取原则及上、下2组子模块的协调投切过程;针对新型MMC拓扑,采用相应的模型预测控制策略。最后,通过实验进行验证。研究结果表明:新型拓扑不仅具备阻断直流侧故障电流能力,而且在子模块数量相同时,输出电平数增多,交流电压输出波形更接近正弦波。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 半桥子模块 箝位双子模块 直流侧故障 模型预测控制
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LCC-C-MMC混合高压直流系统直流低电压穿越控制策略 被引量：28
6
作者 薛英林 葛风雷 +1 位作者 赵峥 张哲任 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期85-96,共12页
现有传统混合高压直流(HVDC)存在3个关键问题:直流侧故障的自清除问题、电压源型换流器(VSC)输送容量难以与电网换相型换流器(LCC)相媲拟、整流侧交流故障引起的直流低电压穿越问题。为此,提出了一种新型的LCC-C-MMC混合高压直流方案,... 现有传统混合高压直流(HVDC)存在3个关键问题:直流侧故障的自清除问题、电压源型换流器(VSC)输送容量难以与电网换相型换流器(LCC)相媲拟、整流侧交流故障引起的直流低电压穿越问题。为此,提出了一种新型的LCC-C-MMC混合高压直流方案,逆变侧由C-MMC改进型拓扑串并联组合构成。研究了混合直流稳态运行控制特性,分析了整流侧故障引起输送功率中断的原因。提出了带投旁通的后备定电压控制策略,分析了投旁通对过程中系统的等值电路和桥臂充电特性。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。仿真结果表明:引入的3次谐波注入调制和无功功率动态调整策略扩展了系统的稳态和暂态调节范围,使得系统在交流电压跌落10%时运行特性良好;当故障严重时(如测试算例中交流电压跌落50%),旁通对快速旁路高位端的换流单元使系统进入半压运行模式,剩余健全的换流单元可维持功率的持续输送;投旁通对过程中,箝位二极管所串联的电阻可以有效抑制充电电流,减少处于闭锁状态的桥臂电容的上升幅值。 展开更多
关键词 混合高压直流系统 改进型箝位双子模块 组合式换流器 无功动态调整 后备定电压控制 旁通对
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C-MMC直流故障穿越机理及改进拓扑方案 被引量：151
7
作者 薛英林 徐政 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第21期63-70,194,共8页
采用基于箝位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的模块化多电平换流器(modular multileve lconverter,MMC),是MMC-HVDC实现直流故障快速自清除的理想选择之一。首先研究箝位双子模块正常和闭锁工作模式;然后分析闭锁前后故障等值... 采用基于箝位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的模块化多电平换流器(modular multileve lconverter,MMC),是MMC-HVDC实现直流故障快速自清除的理想选择之一。首先研究箝位双子模块正常和闭锁工作模式;然后分析闭锁前后故障等值电路和故障电流特性,指出利用二极管阻断特性和模块电容所提供的足够大的反电势能够实现直流闭锁;最后,提出两点改进措施:1)桥臂由半桥子模块和箝位双子模块混合而成,降低了稳态运行损耗和半导体器件数量;2)在子模块内部箝位二极管处串联阻尼电阻,以加快闭锁期间能量耗散和降低电容电压增高幅值。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提出的改进拓扑结构方案的可行性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 箝位双子模块 阻尼电阻 直流故障 故障穿越
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适用于架空线路输电的新型双极MMC-HVDC拓扑 被引量：33
8
作者 薛英林 徐政 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期481-487,共7页
在充分借鉴传统直流输电工程结线方式的基础上,提出了一种适用于架空线路输电的新型双极模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统拓扑。该拓扑中换流器采用基于箝位双子模块的改进型模块化多电平换流器(MMC),接地极线从上下2个... 在充分借鉴传统直流输电工程结线方式的基础上,提出了一种适用于架空线路输电的新型双极模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统拓扑。该拓扑中换流器采用基于箝位双子模块的改进型模块化多电平换流器(MMC),接地极线从上下2个换流器串联构成的双极结构中间引出。重点分析了换流器在故障条件下的等值电路和直流闭锁机理,并设计了直流侧故障后的详细控制策略,并用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了该系统拓扑的有效性和可行性。结果表明:双极拓扑具有运行方式灵活、系统可靠性高等优点;由于二极管反向阻断和箝位作用,换流器在封锁所有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲后数ms内就能实现直流闭锁,因此无需交流断路器动作,仅依靠换流器自身动作就能抑制短路电流;所设计的控制时序可有效处理直流侧的故障,并在暂时性故障下帮助系统迅速重启动,减少系统停运时间。 展开更多
关键词 架空线 接地极 多电平换流器 箝位双子模块 直流闭锁 直流故障控制和保护策略
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光伏电站直流汇集接入系统的建模分析 被引量：9
9
作者 戴志辉 朱惠君 +2 位作者 严思齐 苏怀波 贾科 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期99-106,共8页
与传统的光伏交流接入系统相比,光伏直流汇集接入系统具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。以某市一光伏直流汇集接入系统为例,给出光伏直流汇集接入系统的拓扑结构;构建光伏电池、多模块Boost全桥隔离变流器(BFBIC)... 与传统的光伏交流接入系统相比,光伏直流汇集接入系统具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。以某市一光伏直流汇集接入系统为例,给出光伏直流汇集接入系统的拓扑结构;构建光伏电池、多模块Boost全桥隔离变流器(BFBIC)及箝位双子模块型模块化多电平变流器(CDSM-MMC)的PSCAD模型。提出光伏变流站的2种控制策略,通过仿真对比分析2种控制策略的抗光照干扰能力及光伏发电电能输送能力,并给出控制策略的使用建议。 展开更多
关键词 光伏发电 直流汇集接入 Boost全桥隔离变流器 箝位双子模块型模块化多电平变流器 建模
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基于投旁通对策略的组合式C-MMC单元投退控制 被引量：1
10
作者 薛英林 赵峥 +1 位作者 葛风雷 张哲任 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期80-88,共9页
采用换流单元串并联的组合式基于箝位双子模块的模块化多电平换流器(C-MMC)是柔性直流系统实现高压大容量输电的有效途径。针对工程实际中如何完成换流单元在线投退的问题,首先将换流单元的投退过程分为并联类和串联类2种基本模式,讨论... 采用换流单元串并联的组合式基于箝位双子模块的模块化多电平换流器(C-MMC)是柔性直流系统实现高压大容量输电的有效途径。针对工程实际中如何完成换流单元在线投退的问题,首先将换流单元的投退过程分为并联类和串联类2种基本模式,讨论了投退过程存在的技术难点。其次,设计了旁路开关和隔离开关的配置方案以及箝位双子模块串接电阻的限流方案。然后,重点针对串联类单元投退,提出了一种基于投旁通对的控制策略。其核心思想是单元投退过程中以某一相桥臂为旁通对同时闭锁剩余两相桥臂,使得直流电流在换流单元和旁路开关间平稳转移;桥臂闭锁期间箝位二极管所串联的电阻有效抑制充电电流,减少模块电容电压的上升幅值。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 箝位双子模块 桥臂闭锁 阻尼电阻 控制
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