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集成直流断路器功能的模块化多电平换流器

发布时间:2019-05-19 22:30
【摘要】:模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的直流短路故障电流清除能力是柔性直流输电系统在架空线应用场合必须解决的问题。提出了一种集成直流断路器功能的MMC拓扑结构(MMC integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)。IDCB-MMC在换流器部分采用了带有双向旁路晶闸管的子模块,在直流断路器部分采用快速机械开关和辅助电子开关串联作为主支路。在发生直流短路故障时,通过换流器部分与直流断路器部分控制方式的配合,可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关转移支路来分断故障电流。通过对一个1000MW/±320k V的双端柔性直流输电系统中的一极进行仿真研究,验证了IDCB-MMC可以有效清除直流短路故障电流。IDCB-MMC仅需在常规半桥MMC的基础上增加少量电容和开关器件,以及一个快速机械开关,在成本和占地上相对常规混合直流断路器方案有很大优势。IDCB-MMC在损耗方面也远小于各类具有直流故障阻断能力的改进型MMC拓扑结构。
[Abstract]:The DC short circuit fault current removal ability of modular multilevel converter (modular multilevel converter,MMC) is a problem that must be solved in the application of flexible HVDC system in overhead lines. A MMC topology (MMC integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC which integrates the function of DC circuit breaker is proposed. IDCB-MMC adopts a submodule with bidirectional bypass thyristor in the converter part. In the DC circuit breaker, fast mechanical switch and auxiliary electronic switch are used in series as the main branch. In the event of DC short circuit fault, the energy of fault current can be transferred to the energy absorption branch parallel to DC bus by combining the converter part with the control mode of DC circuit breaker part. Thus, the high cost and large occupation of power electronic switch transfer branch can be avoided to break the fault current. A pole in a two-terminal flexible HVDC system with 1000MW/ 卤320kV is simulated and studied. It is verified that IDCB-MMC can effectively eliminate DC short circuit fault current. IDCB-MMC only needs to add a small amount of capacitance and switching devices to the conventional half-bridge MMC, as well as a fast mechanical switch. IDCB-MMC has great advantages over conventional hybrid DC circuit breakers in terms of cost and occupation. MMC topology with DC fault blocking ability is also much smaller than all kinds of improved DC circuit breakers in terms of loss.
【作者单位】: 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系);
【基金】:国家重点研发计划(2016YFB0901002) 国家电网公司科技项目(52100116003D)~~
【分类号】:TM46;TM561

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本文编号:2481119

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