针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建...针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建了等值电路,并推导了换流器闭锁前后桥臂电流的表达式。基于此,剖析了故障后三相桥臂电流之和的独有特征,提出了通过检测三相桥臂和电流的基频分量是否为零来区分桥臂内部故障与外部故障的保护策略。鉴于现有桥臂保护方法无法有效应对换流器单相桥臂间短路的问题,进一步研究了此类短路情况下的特性,发现故障相上、下桥臂电流仅包含基频分量而不含直流分量,从而制定了相应的动作判据。将三相桥臂和电流保护与单相桥臂间短路保护判据进行,能够全面识别换流器桥臂上发生的各种故障,丰富和完善了换流器桥臂的保护原理。最终,通过在MATLAB/SimulinK中搭建双极MMC-HVDC系统仿真模型验证了所提出保护方法的有效性和可靠性。展开更多
以鲁西背靠背换流站模块化多电平直流输电系统(Modular Multilevel Converter Based High Voltage DirectCurrent System,MMC-HVDC)为背景,介绍了2020年5月至6月MMC-HVDC联接变压器多次出现的励磁涌流,通过分析模块化多电平换流器(Modul...以鲁西背靠背换流站模块化多电平直流输电系统(Modular Multilevel Converter Based High Voltage DirectCurrent System,MMC-HVDC)为背景,介绍了2020年5月至6月MMC-HVDC联接变压器多次出现的励磁涌流,通过分析模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)对联接变压器空载合闸的影响,提出联接变压器空充阶段阀侧简化模型,推导出联接变压器空载选相合闸后各相铁心磁通的表达式,根据推导出的表达式对现场多次励磁涌流情况进行了解释,提出适用于MMC-HVDC联接变压器的空充策略以抑制励磁涌流,并经仿真验证理论推导的正确性和所提方案的有效性。展开更多
基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统...基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。展开更多
直驱风电场经基于模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)并网系统存在宽频振荡风险。为探究其振荡机理,为实际工程参数优化提供指导,对直驱风电场经MMC-HVDC并网系统进...直驱风电场经基于模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)并网系统存在宽频振荡风险。为探究其振荡机理,为实际工程参数优化提供指导,对直驱风电场经MMC-HVDC并网系统进行小扰动稳定建模及分析。首先,建立考虑MMC内部二倍频谐波动态及风电机组锁相环动态的送端系统小扰动稳定性分析模型。然后,基于特征值变化轨迹分析有功功率、MMC交流电压控制参数及风电机组锁相环控制参数对送端系统稳定性的影响。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真模型验证了小扰动稳定分析模型及稳定分析结论的正确性。展开更多
故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换...故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与网侧故障限流器(fault current limiter,FCL)的限流贡献度配合,实现主动匹配限流目标和故障条件的自适应限流。能够在保障限流能力的前提下,降低FCL配置成本及MMC降压运行对电网的不利影响。首先,分别定量分析源侧MMC与网侧FCL的限流贡献度,进而推导考虑限流贡献度配合的源网协同限流计算方法;基于此提出限流贡献度匹配故障严重程度的自适应故障限流策略;最后,在电磁暂态仿真中对所提策略的有效性进行验证。展开更多
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了模块化多电平高压直流输电(Modular ...模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了模块化多电平高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)的拓扑结构及运行原理,然后通过故障附加状态网络分别对区内和区外故障进行了分析,并利用二阶微分法提取了故障时电压、电流的故障分量,得出了保护策略。根据故障网络分析可知,当直流线路发生区内故障时,电流故障分量极性相同;当直流线路发生区外故障时,电流故障分量极性相反。因此,可以根据电流故障分量的极性是否相同来识别区内、外故障,利用二阶微分法来提取故障时电流的故障分量,用以识别区内、外故障。另外,根据故障网络分析还发现,当直流线路发生区内故障时,单极故障时电压故障分量极性相同,双极故障时电压故障分量极性相反。因此,可以根据电压故障分量的极性是否相同来识别故障极。利用二阶微分法来提取故障时电压的故障分量,根据电压故障分量的极性,识别故障所在的极。最后利用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了MMC-HVDC的仿真模型。仿真结果验证了故障分析以及保护方法的正确性。展开更多
对于采用模块化多电平换流器技术的柔性直流(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)输电系统,在不对称电网电压下,阀侧电流失衡及功率波动会对其稳定运行会产生负面影响。为解决该问题,通过分析不...对于采用模块化多电平换流器技术的柔性直流(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)输电系统,在不对称电网电压下,阀侧电流失衡及功率波动会对其稳定运行会产生负面影响。为解决该问题,通过分析不对称电网电压条件下MMC内部动态特性,提出一种MMC控制优化方法,可以实现抑制交流电流失衡、瞬时功率波动以及稳定系统直流电压、电流的多目标控制;同时,构建一种基于多复系数滤波器的自适应锁相环,在电网电压不对称工况下实现了对电网相位的快速跟踪,从而提高了系统控制的精度。最后,基于RT-LAB5600实时在线仿真平台,搭建31电平MMC-HVDC仿真模型,验证了所提控制优化方法的有效性。展开更多
电网电压不对称时,在基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系统中,针对MMC交流侧输出产生的有功功率和无功功率二倍频波动问题,提出了将电网电压、电流均...电网电压不对称时,在基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系统中,针对MMC交流侧输出产生的有功功率和无功功率二倍频波动问题,提出了将电网电压、电流均变换至正序dq坐标系下进行电流参考值计算的控制策略,可同时抑制MMC交流侧输出的有功功率和无功功率的二倍频波动。此外,电网电压不对称时,在正序dq坐标系下,电压d、q轴分量中除直流分量外,还将含有由负序分量引起的二倍频分量。若在锁相环的设计中不考虑此二倍频分量,则电网电压不对称时系统整体控制性能将会受到影响。据此设计了基于二倍频陷波器的频率自适应锁相环,在电网电压不对称情况下可准确锁定正序电压相位,并计算电网正序电压幅值及负序电压在正序d、q轴上的分量值,用于所提控制方法中的dq变换及功率波动抑制环节中电流参考值的计算。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。展开更多
文摘针对模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)系统,提出了一种创新的换流器桥臂保护方法。首先,分析了在换流器单桥臂接地以及单相桥臂间接地情况下电流的流通路径,构建了等值电路,并推导了换流器闭锁前后桥臂电流的表达式。基于此,剖析了故障后三相桥臂电流之和的独有特征,提出了通过检测三相桥臂和电流的基频分量是否为零来区分桥臂内部故障与外部故障的保护策略。鉴于现有桥臂保护方法无法有效应对换流器单相桥臂间短路的问题,进一步研究了此类短路情况下的特性,发现故障相上、下桥臂电流仅包含基频分量而不含直流分量,从而制定了相应的动作判据。将三相桥臂和电流保护与单相桥臂间短路保护判据进行,能够全面识别换流器桥臂上发生的各种故障,丰富和完善了换流器桥臂的保护原理。最终,通过在MATLAB/SimulinK中搭建双极MMC-HVDC系统仿真模型验证了所提出保护方法的有效性和可靠性。
文摘以鲁西背靠背换流站模块化多电平直流输电系统(Modular Multilevel Converter Based High Voltage DirectCurrent System,MMC-HVDC)为背景,介绍了2020年5月至6月MMC-HVDC联接变压器多次出现的励磁涌流,通过分析模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)对联接变压器空载合闸的影响,提出联接变压器空充阶段阀侧简化模型,推导出联接变压器空载选相合闸后各相铁心磁通的表达式,根据推导出的表达式对现场多次励磁涌流情况进行了解释,提出适用于MMC-HVDC联接变压器的空充策略以抑制励磁涌流,并经仿真验证理论推导的正确性和所提方案的有效性。
文摘基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。
文摘直驱风电场经基于模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)并网系统存在宽频振荡风险。为探究其振荡机理,为实际工程参数优化提供指导,对直驱风电场经MMC-HVDC并网系统进行小扰动稳定建模及分析。首先,建立考虑MMC内部二倍频谐波动态及风电机组锁相环动态的送端系统小扰动稳定性分析模型。然后,基于特征值变化轨迹分析有功功率、MMC交流电压控制参数及风电机组锁相环控制参数对送端系统稳定性的影响。最后,通过PSCAD电磁暂态仿真模型验证了小扰动稳定分析模型及稳定分析结论的正确性。
文摘故障限流是保障直流输电系统安全运行的关键技术,现有源侧和网侧限流方法通常独立配置且未与故障严重程度相匹配,难以兼顾限流能力与设备成本。针对上述问题,该文提出一种考虑故障严重程度的源网自适应限流策略,利用源侧模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与网侧故障限流器(fault current limiter,FCL)的限流贡献度配合,实现主动匹配限流目标和故障条件的自适应限流。能够在保障限流能力的前提下,降低FCL配置成本及MMC降压运行对电网的不利影响。首先,分别定量分析源侧MMC与网侧FCL的限流贡献度,进而推导考虑限流贡献度配合的源网协同限流计算方法;基于此提出限流贡献度匹配故障严重程度的自适应故障限流策略;最后,在电磁暂态仿真中对所提策略的有效性进行验证。
文摘模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了模块化多电平高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)的拓扑结构及运行原理,然后通过故障附加状态网络分别对区内和区外故障进行了分析,并利用二阶微分法提取了故障时电压、电流的故障分量,得出了保护策略。根据故障网络分析可知,当直流线路发生区内故障时,电流故障分量极性相同;当直流线路发生区外故障时,电流故障分量极性相反。因此,可以根据电流故障分量的极性是否相同来识别区内、外故障,利用二阶微分法来提取故障时电流的故障分量,用以识别区内、外故障。另外,根据故障网络分析还发现,当直流线路发生区内故障时,单极故障时电压故障分量极性相同,双极故障时电压故障分量极性相反。因此,可以根据电压故障分量的极性是否相同来识别故障极。利用二阶微分法来提取故障时电压的故障分量,根据电压故障分量的极性,识别故障所在的极。最后利用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了MMC-HVDC的仿真模型。仿真结果验证了故障分析以及保护方法的正确性。
文摘对于采用模块化多电平换流器技术的柔性直流(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)输电系统,在不对称电网电压下,阀侧电流失衡及功率波动会对其稳定运行会产生负面影响。为解决该问题,通过分析不对称电网电压条件下MMC内部动态特性,提出一种MMC控制优化方法,可以实现抑制交流电流失衡、瞬时功率波动以及稳定系统直流电压、电流的多目标控制;同时,构建一种基于多复系数滤波器的自适应锁相环,在电网电压不对称工况下实现了对电网相位的快速跟踪,从而提高了系统控制的精度。最后,基于RT-LAB5600实时在线仿真平台,搭建31电平MMC-HVDC仿真模型,验证了所提控制优化方法的有效性。
文摘电网电压不对称时,在基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系统中,针对MMC交流侧输出产生的有功功率和无功功率二倍频波动问题,提出了将电网电压、电流均变换至正序dq坐标系下进行电流参考值计算的控制策略,可同时抑制MMC交流侧输出的有功功率和无功功率的二倍频波动。此外,电网电压不对称时,在正序dq坐标系下,电压d、q轴分量中除直流分量外,还将含有由负序分量引起的二倍频分量。若在锁相环的设计中不考虑此二倍频分量,则电网电压不对称时系统整体控制性能将会受到影响。据此设计了基于二倍频陷波器的频率自适应锁相环,在电网电压不对称情况下可准确锁定正序电压相位,并计算电网正序电压幅值及负序电压在正序d、q轴上的分量值,用于所提控制方法中的dq变换及功率波动抑制环节中电流参考值的计算。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。
