高压直流输电系统保护专利技术综述

文章主要分析了直流输电系统中最重要的两个保护区——线路保护领域和换流器保护领域的专利申请现状,梳理了上述两个领域全球专利申请趋势、重要申请人、技术分支、技术演进以及核心专利,期望该综述能够帮助相关领域审查员全面了解线路和换流器保护领域的发展历程和热点技术发展状况,以提高检索效率和审查效率。     

全桥MMC型融冰装置充电启动策略研究

本文针对MMC型直流融冰装置提出了一种新的充电启动策略,以减小装置启动时的冲击电流.通过对启动过程中子模块充电各阶段进行分析,研究了子模块直流电容电压和启动电流的相互关系,得出无冲击电流的子模块电容电压的最小值.提出了一种启动冲击电流小、安全可靠的启动策略.对这种启动策略进行了理论分析,推导了启动过程的解析公式,得出了理论最大充电功率,在减小冲击电流的情况下,启动时间最短.并在一台全桥MMC型融冰装置上实施.实验效果与之前通用启动策略仿真数据相比,大大减小了的MMC装置启动充电过程中的冲击电流的幅值,提高了设备运行的可靠性,验证了该启动控制策略的优越性.该技术对MMC柔性直流输电的启动策略也具有参考价值.     

模块化多电平换流器三相桥臂电抗器有限元仿真分析

在模块化多电平换流器(MMC)运行过程中,由于每相桥臂上电容电压不相等,极易出现桥臂电压不平衡现象,伴随着桥臂中直流分量出现三相不相等情况,极易导致三相电抗器中其中一相偏磁过大,造成三相桥臂中电流不平衡,内部出现零序环流,该环流进入直流侧加剧直流侧电压、电流及功率的波动.利用有限元仿真软件搭建MMC解耦后的直流侧等效电路,针对三相铁芯桥臂电抗器输入和输出特性进行电磁场瞬态仿真,通过在磁芯上引入非线性B-H曲线效果,计算了电磁场空间分布和磁饱和效应等,分析在MMC三相桥臂中直流分量分布不同工况下对各相电感量及直流侧电流波动特性的影响,为MMC三相桥臂电抗器的设计及选择提供了参考.     

采用VSG策略的MMC阻抗建模及并网稳定性分析

随着分布式能源并网的增多,局部电网逐渐呈现出弱电网特性,虚拟同步发电机（VSG）控制由于可以模拟同步发电机的特性,能够为弱电网提供惯性和阻尼支撑。本文采用谐波线性化方法对采用VSG控制策略的模块化多电平换流器(MMC)进行阻抗建模。所得到的阻抗模型在低频段主要呈容性,在高频段主要呈感性,在复杂电力系统中,可能会与电网阻抗存在谐振点。分析了VSG主要控制参数对MMC阻抗的影响,发现有功-频率下垂系数、阻尼系数和虚拟转动惯量主要影响50Hz附近的阻抗。根据阻抗稳定性判据对MMC并网系统进行稳定性分析,发现并网系统在高频段有振荡的风险。     

具有直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑推演与对比

直流故障具有影响范围广、故障电流大的特征,已成为制约直流系统发展的重要因素之一。模块化多电平换流器可通过配置双极性子模块实现直流故障穿越,但相比于基于半桥子模块的拓扑,其建造成本与运行损耗均大幅增加。为寻求兼顾硬件成本、运行效率与直流故障穿越能力的模块化多电平换流拓扑,首先通过拓扑抽象定义与模块配置约束,遍历并推导出4大类共13种模块化多电平换流拓扑;进而优选出T型桥臂交替多电平换流器,并提出桥臂移相导通调制,实现其高效功率变换与直流故障穿越的兼顾;最后,计及硬件成本、运行损耗、可靠性与可实现性等维度,对各类具有直流故障穿越能力的拓扑进行了系统性对比,为具有故障穿越能力需求的交直流变换场景提供模块化多电平换流拓扑的选择依据。     

一种MMC型VSC-HVDC系统预充电的控制策略

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种新型的电压源换流器拓扑,很适合于柔性直流输电(Voltage Source Converter Topology Applied in Voltage Source Converter-high Voltage Direct Current,VSC-HVDC)场合。在系统正常运行之前,MMC中的电容需进行预充电操作,以建立额定的电容电压和直流母线电压。首先介绍了传统启动方式存在的缺陷,为弥补这些不足,结合MMC启动时的数学模型,在详细分析换流器电容预充电动态过程的基础上,采用载波移相(Carrier Phase Shifted Modulation,CPSM)策略提出了一种适用于MMC可控阶段的新型启动方法。设计了电容电压参考值给定方式、内环电流控制以及外环电压控制,该预充电策略在限制过电流和避免过电压的同时,兼顾启动的速度和效率,提高了柔性直流输电系统启动的快速性和可靠性。由在Matlab/Simulink中所构建模型的仿真结果可以看出,所提出的控制策略正确、有效。     

VSC—HVDC系统的控制策略及其仿真研究

建立了VSC-HVDC系统的数学模型,基于鲁棒控制理论,将系统对VSC-HVDC的控制目标转化为对其交流侧有功和无功电流的控制来实现,并进行了控制方案设计．仿真实验表明所设计的控制器能够快速反应达到预定的指令目标,具有良好的鲁棒性．