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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第48卷    第1期    总第269期    2017年1月

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文章编号:1672-7207(2017)01-0148-08
具备阻断直流侧故障电流模块化的多电平换流器应用研究
邱欣1,夏向阳1,吕大全2,孟科2,蔡洁1,汤赐1,肖辉1,易浩民1,周云1

(1. 长沙理工大学 电气与信息工程学院,湖南 长沙,410014;
2. 悉尼大学 电气与信息工程学院,悉尼,2006
)

摘 要: 针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)存在子模块数量较多、不具备阻断直流侧故障电流等问题,提出一种基于传统MMC拓扑结构的新型模块化多电平拓扑,其桥臂由2个子模块组串联构成,2个子模块组分别由半桥子模块和箝位双子模块串联组成,降低稳态运行损耗和元器件使用数量;阐述该新型拓扑的基本参数选取原则及上、下2组子模块的协调投切过程;针对新型MMC拓扑,采用相应的模型预测控制策略。最后,通过实验进行验证。研究结果表明:新型拓扑不仅具备阻断直流侧故障电流能力,而且在子模块数量相同时,输出电平数增多,交流电压输出波形更接近正弦波。

 

关键词: 模块化多电平换流器; 半桥子模块; 箝位双子模块; 直流侧故障; 模型预测控制

Applied research of a modular multilevel converter with DC fault ride-through capability
QIU Xin1, XIA Xiangyang1, Lü Daquan2, MENG Ke2, CAI Jie1, TANG Ci1, XIAO Hui1, YI Haomin1, ZHOU Yun1

1. College of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;
2. School of Electrical and Information Engineering, the University of Sydney, Sydney 2006, Australia

Abstract:In view of sub-modules (SMs) in larger quantities and the incapability of blocking DC fault current of the modular multilevel converter (MMC) for high voltage direct current (HVDC) transmission projects in current operation, a new modular multilevel topology based on traditional MMC topology was presented with its bridge arm consisting of two serial SMs groups constituted by half bridge sub-module (HBSM) and clamp double sub-module(CDSM) in series, incorporating features of low conduction loss and reduce additional components. Its basic parameters design and the coordination switching processes of SMs in two groups were elaborated. The corresponding model predictive control (MPC) strategy was adopted for the new MMC topology. The results show that the new MMC topology not only has the ability to block DC fault current, but also increases output level number at the same number of SMs requirements. The AC voltage output waveform is closer to a sine wave.

 

Key words: modular multilevel converter (MMC); half bridge sub-module (HBSM); clamp double sub-module (CDSM); DC fault; model predictive control (MPC)

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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