半橋和全橋子模塊混合型換流器的充電策略

丁久東, 盧　宇, 董云龍, 李海英, 田　杰

(南京南瑞繼保電氣有限公司, 江蘇省南京市 211102)

0　引言

柔性直流輸電是基于電壓源型換流器和脈寬調制技術進行的直流輸電[1-7],很適合應用于可再生能源并網、分布式發電并網、孤島供電、城市電網供電、異步交流電網互聯等領域[8-14]。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)因其具有模塊化設計、開關頻率低、諧波性能好等優點而成為當前柔性直流工程的首選方案。目前已投入運行的基于MMC方案的柔性直流工程均采用基于半橋子模塊的模塊化多電平換流器(half bridge sub-module based modular multilevel converter,HB-MMC)方案[15-17]。當換流器直流側發生短路故障,交流電源、半橋子模塊中的反并聯二極管及短路故障點將形成短路回路[18],由于現階段高壓直流斷路器技術及制造工藝尚不成熟,因此需要通過分斷交流斷路器來切斷故障回路并等待故障電流自然衰減到0后才能重新啟動。該方案恢復供電的延時較長,降低了供電可靠性。

為了使得換流器具有直流故障清除能力,國內外學者提出了諸多新型拓撲。其中基于全橋子模塊的模塊化多電平換流器(full bridge sub-module based modular multilevel converter,FB-MMC)開關器件較多,開關器件利用率不高,運行損耗大。文獻[19]提出的基于半橋和全橋子模塊的混合型模塊化多電平換流器(HBFB-MMC)方案兼具HB-MMC和FB-MMC的優點,具有廣闊的應用前景。

目前針對HBFB-MMC的研究主要集中在直流故障穿越控制策略和穩態控制策略[20-21],關于其子模塊電容充電過程的研究較為少見。由于充電過程是系統正常運行的前提和基礎,因此有必要對 HBFB-MMC的充電策略進行研究。……