具有故障隔離能力的新型MMC子模塊及混聯橋臂拓撲

龐玉彬, 朱大賓， 霍群海， 尹靖元， 韋統振

(1. 中國科學院大學， 北京市 101408； 2. 中國科學院電工研究所， 北京市 100190；3. 北京精密機電控制設備研究所， 北京市 100076)

0 引言

柔性直流輸電技術作為一種新型輸電方式，與傳統交流輸電方式相比,在解決當今電網面臨的諸多問題上具有獨特的優勢，具有良好的發展前景[1-4]。而模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)以易于封裝的模塊化結構、良好的可擴展性與交流輸出電壓諧波性能、較低的開關頻率與損耗等優點已經受到世界范圍內的認可[4-12]。適用于直流電網的直流故障保護成為發展直流電網的關鍵技術之一，然而目前適用于直流電網的保護原理尚有諸多關鍵技術有待突破，主要的技術難點包括故障的精準識別和快速隔離[13-14]。有文獻提出了不同的識別原理[13]；對于目前廣泛使用的半橋型MMC方案，雖然具有結構簡單、器件數量少、損耗低等優點，但是其不能快速隔離直流側短路故障，并且由于直流電流沒有過零點，普通的交流斷路器難以滅弧而無法斷開直流故障[11,15-21]。直流故障電流如果采用斷開交流側斷路器等傳統保護方式切斷，就會導致系統恢復時間過長，嚴重影響了整個系統的可靠性[4,11,19-20]。

為了清除直流側故障，利用換流器本身的結構特點阻斷故障電流是一種有效地進行故障清除的途徑，該方法通過改進換流站本身拓撲結構與器件的脈沖觸發策略來阻斷故障電流，不需要斷開交流斷路器，并且能夠快速清除故障使系統恢復運行，同時具有對交流系統影響較小等優點，非常適合暫態故障率高的架空線路[3-4,19,22]。……