【摘 要】
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随着全球能源互联网战略的实施,基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术(Modular Multilevel Converter Based HVDC,MMC-HVDC)凭借其输出波形质量高、可独立快速的调节有功功率和无功功率、易于拓展和实现多端直流输电等优势得到了广泛的应用。使之成为输送风力、太阳能发电等清洁能源发电的重要输电手段。因此对于研究MMC-HVDC系统的运行控制策略和故障保护等方面具
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随着全球能源互联网战略的实施,基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术(Modular Multilevel Converter Based HVDC,MMC-HVDC)凭借其输出波形质量高、可独立快速的调节有功功率和无功功率、易于拓展和实现多端直流输电等优势得到了广泛的应用。使之成为输送风力、太阳能发电等清洁能源发电的重要输电手段。因此对于研究MMC-HVDC系统的运行控制策略和故障保护等方面具有十分重要的意义。首先,研究了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的拓扑结构和工作原理,分别分析了直流电压和直流电流与相单元的关系,进而分析了子模块(Sub-Module,SM)的拓扑结构和3种工作状态6种工作方式,MMC最近电平逼近调制方式的工作原理,最后推导了 MMC的数学模型,为研究MMC-HVDC的模型搭建、控制策略与故障保护等方面提供了理论依据。其次,根据数学模型在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型。针对仿真模型研究MMC-HVDC的控制策略和系统特性。主要包括系统级控制策略与启动控制特性分析,换流站级控制策略与解耦控制器的性能分析,阀级控制策略与电容均压控制分析。并通过仿真验证控制策略的有效性和所搭建模型动态性能的优越性。最后,研究了 MMC-HVDC系统直流输电线路单极接地故障和极间短路故障的故障机理,并设计了相应的保护策略并通过仿真验证其可行性。针对永久性的单极接地故障和极间短路故障,采用了 MMC-HVDC系统的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)求导取模极大值的故障测距方法,并通过仿真验证该方法测距误差满足我国电力行业标准,且不受过渡电阻的影响。
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