基于模块化多电平变流器的柔性直流输电技术.pdf

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1、第1卷第l期2011年1月电力与能源33基于模块化多电平变流器的柔性直流输电技术刘隽，贺之渊，何维国，包海龙，季兰兰(1．上海市电力公司技术与发展中心，上海200025；2．中国电力科学研究院，北京100192)摘要：介绍了基于模块化多电平变流器的柔性直流输电技术的基本原理，推导了系统主电路的电压电流关系，并给出了仿真验证；介绍了模块化多电平变流器的控制方式，给出了一种MMC的控制结构；介绍了世界范围内柔性直流输电工程的应用情况，以及上海南汇柔性直流输电示范工程的工程概况、系统运行方式及控制策略，并讨论了用于南汇工程

2、的直接电流控制的原理图和控制系统结构。关键词：模块化多电平变流器；柔性直流输电；控制方式；示范工程中图分类号：TM723文献标志码：A文章编号：2095—1256(2011)01—0033—07TheIntr0ductionOfTechnologyOfHVDCBasedonModularMulti-levelConverterLJUYun，HEZhi—yuan，HE—guo，BAOHai—long，ILan—lan。(1．TechnologyandDevelopmentCenter，SMEPC，Shanghai200

3、025，China；2．ChinaElectricPowerResearchInstitut，Beijing100192，China)Abstract：Inthepaper，theessentialworkingmechanismofmodularmulti—levelconverterusedintheflexibleHVDCtechnologyisintroducedfirstly．Inaddition，thevoltageandcurrentrelationshipofthemaincircuitisderiv

4、ed，whichareverifiedbyasimulation．ThenthecontrolmethodoftheMMCisintroduced，andacontrolstructureofMMCwasgiven．TheapplicationsituationofVSC—HVDCprojectinworldisintroducedindetail．Thegeneralinformation，systemoperationmodeandthecorrespondingcontrolstrategyoftheShang

5、haiNanhuiflexibleHVDCdemonstrationprojectaredescribedindetail．Furthermore，theelementarydiagramandcontrolsystemstructureofthedirectcurrentcontrolarediscussed．Keywords：MMC；flexibleHVDC；controlmode；demonstrationproject传统的基于电压源换流器的高压直流输电系线，N点表示VSC负直流母线，0点表示VSC假统(VS

6、C—HVDC)工程采用的低电平电压转换器想的直流侧中性点。(VSC)具有开关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无源滤波器和变压器等缺点，并存在串联器件的动态均压等难题，多电平变流器通过电压叠加输出高电压，并且输出电压谐波含量少，无需滤波器和变压器，为了克服上述问题，提供了一种新的方案。2001年德国学者提出模块化多电平变流器(ModularMulti—levelConverter，MMC)概念，这种模块化结构具有较强的可扩展性，容易实现冗余控制，并且可提供一个公共直流侧，更易实现背靠背连接方式，十分适用于VSC

7、—HVDC输电系统中_】]。图1模块化多电平拓扑结构示意VSC直流电压为U故P点相对于O点的1MMC柔性直流输电技术的工作原理电压“。为+U／2；N点相对于O点的电压U。为图1为模块化多电平VSC子模块及主电路一己，a。／2。U，‰，U。(i—u，1)分别表示VSC每相拓扑结构示意。图1中P点表示VSC正直流母上、下半桥臂的电压，则可得：34刘隽，等：基于模块化多电平变流器的柔性直流输电技术1∥s图2A相上、下半桥臂电压“与Ual0．000．020．04如图3直流电压“d，正母线电压+“dc／2，负母线电压一“d／2

8、以及电压Ual，“。O．09O．06墨0．03．。0．器0-0．O6一O．O9O．OO0．O20．04j1u==—}Idc—+一—}，：：，b，。t／s1’’。li图4直流电流jd。、A相交流电流i，。==d~流过A相上、下半桥臂电流i与／al性。MMC柔性直流输电系统与其他VSC—HVDC的控制系统相同，大致可分成3个层次，从高层到低层分别为