模块化多电平换流器直流输电稳态仿真分析.pdf

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1、研究与开发模块化多电平换流器直流输电稳态仿真分析江政昕李广凯王鸿雁滕松侯耀飞(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北保定071003)摘要电压源换流器高压直流输电(VSC—HVDC)是基于电压源换流器技术的新一代直流输电技术。该文介绍了模块化多电平电压源换流器的拓扑结构和工作原理。针对模块化多电平换流器(MMC)的电容电压平衡问题，提出了一种有效的电容电压平衡控制策略，保证个子模块电容电压处于相同的范围之内；并针对MMC—HVDC系统，采用载波移相调制策略。最后通过仿真软件PscAD／E

2、MTDc对上述策略进行了验证，仿真结果验证了策略的可行性。关键词：模块化多电平电压源换流器；高压直流输电；载波移相；电容电压平衡SimulationandAnalysisofHVDCPowerTransmissionSteadyStatebasedModularMultilevelVoltageSourceConverterJiangZhengxinLiGuangkaiWangHongyanTengSongHouraofei(KeyLaboratoryofPowerSystemProtectionandDyn

3、amicSecurityMonitoringandControlunderMinistryofEducation，NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding，Hebei071003)AbstractVoltageSourceConverterHVDCrVSC—HVDC)iSanewgenerationofdirectcurrenttransmissiontechnology．Thearticleintroducesthetopologiesandthebasicprin

4、ciplesofMMC—HVDC．Aimingatthecriticalproblemaboutcapacitorvoltagebalanceofeachsubmodule，afeasiblevoltageschemewhichcouldeffectivelyensureeachsubmoduleatthesamecapacitanceisshown．AcarrierphaseshiftingmodulationstrategyisusedforthesystemofMMC—HVDC．Finallybased

5、onPSCAD／EMTDC，thestrategiesaboveareverified．Keywords：modularmultilevelvoltagesourceconverter；HVDC；carrierphaseshifting；capacitorvoltagebalance随着电网电压等级和电网输送功率的不断提容量可达400MW，电压等级为~200kV。2008年8高，多电平换流器越来越倍受关注。常见的三电平、月，国家电网公司开始开展柔性直流关键技术研究多电平电压源换流器拓扑有电容箝位型和级联H桥及

6、示范工程(上海南汇风电场)实施，该工程是我型。对于电容箝位型多电平电压源换流器，随着电国首个采用模块化多电平换流器直流输电技术的工平数的增加，所需的箝位二极管、电容数将明显增程，该工程容量为20MVA，电压等级为~30kV。模加，这给换流器的设计和布局带来了很大的难度。块化多电平变流器(MMC)具备级联式变流器的特级联H桥型拓扑对于有功传输的场合，其往往需要点，容易实现多电平数目和模块式设计，并能实现大量额外的独立直流电源，从而增加了成本，降低直流侧的背靠背连接，是一种十分适用于电压源换了可靠性和可维护性。模

7、块化多电平换流器(MMC)流器的多电平拓扑结构。具有的模块化结构和很大的灵活性，在不同的功率1模块化多电平电压源换流器的拓扑结构和电压等级中均能方便地使用，可以应用到HVDC和基本工作原理输电中。良好的直流侧电流管理能力和故障恢复能力使其同样能应用于架空线路中。1．1模块化多电平换流器的拓扑结构美国TransBayCable工程是世界上第一个由模块化多电平换流器(MMC)是由西门子公司Siemens公司采用模块化多电平换流器(MMC)技首先提出的采用多个子模块串联的一种新型拓扑结术的电压源换流器型直流输电工程

8、，该工程的输电构，其拓扑结构如图I所示。每个子模块由一个华北电力大学科研基金资助项目(200812002)2011年第8期电囊

9、l技臻I5研究与开发IGBT的半桥和一个直流储能电容器组成。每个子模1．2模块化多电平电压源换流器的工作原理块都是一个两端器件，它可以同时在两种电流方向的1)MMC—HVDC的工作原理情况下进行全模块电压和零模块电压之间的切换。相由图l可知，每个桥臂由一个电抗器和n个子比二