摘要：海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。

摘要：由半桥子模块(half-bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full-bridge submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器因具备无闭锁直流故障穿越能力,成为了柔性直流输电领域的研究热点。首先,对混合型MMC的拓扑结构进行分析,并介绍无闭锁故障穿越的机理。为降低FBSM的配置比例,减少换流站投资成本,在桥臂电压调制波中注入三倍频电压的条件下,对直流侧短路故障工况、降压运行工况进行了FBSM配置比例优化设计。计算表明,桥臂调制波中未注入三倍频电压时,FBSM配置比例需达到50%,注入三倍频电压后,FBSM配置比例达到43.3%即可实现系统的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建401电平双端混合型MMC仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和三倍频电压注入优化策略的有效性。

摘要：模块化多电平变换器(M2C)不仅具有模块化设计的优点,而且具有公共的直流母线和交流侧,可以直接应用于中高压大功率有功变换场合。西门子已于2010年首次成功将该拓扑应用于高压直流输电,并基于该拓扑开发了高压大功率电机传动应用的变频器,该变频器具有更加快速可靠的单元旁路、更加灵活的变压器设计和布局(如变压器柜与功率单元柜分离放置)等特点。详细介绍了M2C拓扑的结构与原理;并对M2C高压变频器和目前工业应用的主要高压变频器的系统可靠性进行了比较分析;最后介绍了西门子新一代多功能型模块化多电平高压变频器SINAMICS GH150的技术特点。

摘要：DC Chopper能在海上风电柔性直流输电系统主网侧发生短路故障时耗散系统的盈余功率,并实现故障穿越。针对全桥型集中式模块化DC Chopper使用IGBT和二极管数目多的问题,提出了一种半桥/全桥混合型集中式模块化DC Chopper拓扑。该拓扑采用半桥子模块替换桥臂中一部分仅起到电压支撑作用的全桥子模块,并根据桥臂电流单向性的特点,省略掉子模块中部分IGBT,仅保留其反并联二极管,大幅降低了设备的成本。在此基础上,针对现有的集中式模块化拓扑控制策略精确度低的问题,进而提出了一种利用方波正半波幅值调节耗散功率、利用占空比平衡桥臂能量的控制策略,实现了对耗散功率和桥臂能量的精确控制。在Matlab/Simulink中开展了海上风电柔性直流输电系统故障穿越的仿真研究,验证了所提出的DC Chopper拓扑及控制方案具有良好的故障穿越效果。

摘要：设计模块化多电平换流器(MMC)时,调整子模块串联的个数可以实现输出电平数以及电压等级的灵活变化,当MMC直流侧发生短路故障时,半桥子模块不具备阻断直流侧短路故障电流的能力。为此提出了一种具有阻断直流侧故障电流能力的MMC新型子模块拓扑,可实现快速阻断直流侧故障电流的目的。最后在PSCAD/EMTDC下搭建MMC-STATCOM仿真模型进行了验证。仿真结果表明,新型子模块在阻断直流故障电流方面是有效的。