应用于远距离架空线直流输电的混合MMC直流故障清除方式比较分析

摘要

全桥子模块和半桥子模块混合的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可以采用闭锁清除方式和主动清除方式实现直流线路故障清除,但是对于两种方式的故障清除特性差异、参数设计要求以及适用场合等仍缺乏全面的分析和比较。分别针对直流故障的闭锁清除方式和主动清除方式,建立了混合MMC故障清除过程的精确动态模型,比较分析了架空线路长度和桥臂全桥子模块比例对两种清除方式的故障清除时间和子模块电容过电压的影响。针对主动清除方式,还提出了故障清除过程中直流电压和子模块电容电压的控制策略,可以通过直流电压动态变化清除故障电流,并同时实现子模块电容的稳定控制和避免出现过压。基于所建立模型,以一个基于混合MMC的1500 km远距离高压直流输电系统作为研究实例,通过多种工况的理论分析和数字仿真,对两种不同方式的直流故障清除过程和性能进行了比较研究,揭示了两种故障清除方式所受到的主要限制因素,提出了直流故障清除方式选择和混合MMC参数设计的依据。