基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统.pdf

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1、第41卷第10期电力系统保护与控制V01．41NO．102013年5月16日PowerSystemProtectionandControlMay16，2013基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统胡鹏飞，江道灼，郭捷，周月宾，林志勇，梁一桥(浙江大学电气X-程学院，浙江杭州310027)摘要：针对一种混合型多电平换流器(HybridMu1ti1eve1ConverterS，HMC)在柔性直流输电系统(VSC—HVDC)中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理，从功率角度分析子模块电容电压均衡条件，介绍了

2、换流器的基本控制策略，提出了一种改进控制策略和HMC子模块串的均压控制策略。提出了基于HMC的前馈交叉解耦控制策略，包括有功无功解耦控制器，以及直流侧电压控制器。利用PSCAD／EMTDC建立了基于HMC双端三相35kV，240子模块的VSC-HVDC详细仿真模型，验证了所提出的主电路拓扑和控制策略。关键词：柔性直流输电；混合型多电平换流器；电路拓4／-；子模块电容均压控制；前馈交叉解耦VSC—HVDCsystembasedonhybridmultilevelvoltagesourcedconvertersHUPe

3、ng-fei，JIANGDao—zhuo，GUOJie，ZHOUYue—bin，LINZhi—yong，LIANGYi—qiao(CollegeofElectricalEngineering，ZhejiangUniversity,Hangzhou310027，China)Abstract：Thispaperresearchestheapplicationofhybridmultilevelconverters(HMC)intheVSC-HVDCsystem．First，thecircuitconfiguration

4、andworkingprincipleareintroduced．Thentheconditionsaboutcapacitorvoltagebalancingofeachsub—moduleareanalyzedfromthepowerperspective．Abasiccontrolstrategyofconvertersisintroduced．Anadvancedcontrolstrategyofconvertersandavoltage—balancingschemeareproposed．Feedfor

5、wardcrossdecouplingcontrolstrategiesbasedontheHMCareusedtodesignthecontrollerwhichincludesdecouplingcontrolofactivepowerandreactivepower,andtheDCvoltagecontro1．Finally,atwoterminals，threephases，35kV,240sub-modulesVSC-HVDCdetailedsimulationmodelisbuiltbasedonPS

6、CAD／EMTDC．Theprincipleofthemaincircuitandthecontrolstrategiesareverified．ThisworkissupportedbyNationalHigh—techR&DProgramofChina(863Program)(No．2008AA05Z213)．Keywords：VSC—HVDC；hybridmultilevelconverters(HMC)；circuittopology；voltage—balancingscheme；feedforwardc

7、rossdecoupling中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1674．3415(2013)10．0033—06VSC．HVDC的核心组成部件是基于电压源换0引言流器(VSC)的换流站。VSC桥臂是由大功率的可近年来，随着国家倡导的环保型可持续发展的控型电力电子器件(如IGBT、IGCT)和反并联二能源政策的推动，风力发电、光伏发电等可再生能极管组成。目前，应用于VSC．HVDC的主要有两源发电发展迅速。由于这些新能源具有规模小、分电平、三电平和多电平换流器。两电平VSC具有开布分散、远离负荷中心、间歇性

8、发电等特点，直接关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无并入电网可能会对电网电能质量造成不良影响ll之J。源滤波器和变压器等缺点IjJ。三电平VSC电路结构因此，关于新能源并网是目前国内外研究的热点。复杂，不易扩展到高电压等级_4J。多电平换流器通基于电压源换流器的柔性直流输电系统(VSC．过电压叠加，形成多电平阶梯波逼近正弦波，当电HVDC)具有灵活、