采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究.pdf

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1、第44卷第9期电力电子技术Vo1．44．No．92010年9月PowerElectronicsSeptember2010采用MMC变流器的VSC—HVDC系统故障态研究刘钟淇，宋强，刘文华(1．国电龙源电气有限公司，北京100097；2．清华大学，北京100084)摘要：在交流侧系统电压发生不对称故障时，对基于模块化多电平变流器(MMC)的轻型直流输电系统(vsc—HVDC)的控制进行了研究。基于MMC的系统数学模型，针对故障系统中存在零序电流通路的特点，提出了故障时的系统正负零序控制器。为在故障时尽

2、量保持原有有功功率的传输，并保证故障电流满足系统安全运行的条件。提出了故障时的系统有功功率控制策略。通过仿真软件PSCAD／EMTDC验证了所提控制器和控制策略的有效性。关键词：轻型直流输电系统；模块化多电平变流器；控制器中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)09-0069—03ResearchontheVSC-HVDCSystemUsingModularMultilevelConvertersUnderFaultConditionLIUZhong—qi，SONGQ

3、iang2，LIUWen—hua(1．GuodianLongyuanElectricalCo．，Ltd．，Beo'ing100097，China；2．TsinghuaUniversity，Beo'ing100084，China)Abstract：ThispaperresearchesthecontrolmethodoftheVSC—HVDCsystembasedonmodularmultilevelconve~er(MMC)whentheunb~ancedfaultofACvoltageoccured

4、．BasedonthemathematicmodeloftheMMCsystem，consider—ingtheexistenceofzero—sequencepathinthefaultysystem，thedecoupledpositive—negative—zel'osequencecontrollerisproposed．Tomaintainthetransmissionofthemostactivepower，whileensurethefaultycurrentmeettheconditi

5、onsofsafelyoperationofthesystem，theactivepowercontrolstrategyunderfaultconditionisproposed．BysimulationsoftwarePSCAD／EMTDC，theeffectivenessoftheproposedcontrollerandcontrolstrategyaretestified．Keywords：voltagesourceconverter-highvoltagedirectcurenttrans

6、mission；modularmultilevelconverter；controllerFoundationProject：SupportedbyStateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPowerSystemandGenerationEquipments(No．SKLD09M27)1．引言可能会发生故障。对基于两电平的VSC．HVDC系统轻型直流输电系统(vsc—HVDC)能够以经济、而言．靠近VSC侧的变压器绕组通常采用△接法，环保的方式将分散的清洁能源

7、接入交流电网。是国因此故障时系统中会存在负序分量但不会出现零序内外研究的热点Il】。基于IGBT和IGCT的电压型变分量。而基于MMC的VSC．HVDC系统由于没有变流器(VSC)是VSC．HVDC的关键部件。针对VSC压器的存在。系统中会同时出现负序和零序分量，不HVDC选择合适的变流器拓扑时，需综合考虑其经仅会向系统注入大量的谐波．而且可能会引起过电济性、可靠性、可控性、损耗、结构复杂度、电压和容流．影响系统运行甚至危害系统安全。量等级的可扩展性等因素。在此研究了故障态下基于MMC的VSC—HVD

8、C目前已投运的VSC—HVDC工程均采用低电平控制。根据MMC的数学模型和反馈线性化理论，提数目的VSC(两电平或三电平)，这种结构需要数百出了故障时的系统正负零序控制器。为在故障时尽只开关器件的直接串联．存在串联器件的动态均压量保持原有有功功率的传输．并保证故障电流满足问题。多电平变流器通过电压叠加输出高电压，输出系统安全运行的条件．提出了故障时的系统有功功电压谐波含量少，无需滤波器和变压器，为VSC—率控制策略。最后通过仿真软件PSCAD／EMTDC