MMC-HVDC系统的启停控制策略研究

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德国西门子公司采用模块化多电平换流器的海湾柔性直流输电工程(Trans BayCable Project)已于2010年正式投运,各国也相继拟建成MMC-HVDC工程,对MMC-HVDC的研究具有重要的实际应用价值。合适的换流站启动控制策略对缓解MMC-HVDC系统启动过程中对自身和交流电网的冲击影响非常重要,若只采用稳态运行时的控制策略而不采取其他辅助措施,将会产生严重的过电压和过电流现象,甚至导致系统振荡,影响交流系统正常运行,危及设备安全,因此对该过程进行研究具有重要意义。为确保桥臂子模块电容电压稳定,避免MMC换流器因为少量子模块发生故障而停机检修,本文给出了三种可行的冗余保护方案,并通过Matlab/Simulink仿真分析,选择了适合MMC的最佳冗余保护方案。根据换流站两端所连接电网的不同形式,将换流站的启动方法分为有源方式和无源方式。对于有源启动方式,提出一种解锁方案用于减小对端换流站解锁时对直流和交流电网的电流冲击影响。对于无源启动方式,在逆变站空载启动并网前,提出一种逆变侧直接电压控制器,并且针对由于逆变站子模块充电不足导致可控解锁逆变站时产生过大的电流冲击这一问题,提出了逆变站的两种辅助充电策略。另外,针对无源启动时逆变站侧电网接入形式的不同,提出了并网后切换逆变侧控制策略的方案,并验证了上述所提策略的正确性和有效性。最后,将整个停机过程分为能量反馈阶段和电阻能耗阶段。同时,为使逆变站子模块能最大限度地将能量反馈回电网,在换流站向无源网络供电时,提出逆变侧换流站采取改变每相投入模块数的低压放电解锁策略。另外,在能耗阶段,采用一定的辅助触发策略使各子模块剩余能量以电阻发热的形式逐步耗散掉,并仿真验证了整个停机过程的有效性。
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