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低压直流母线AC-DC电力电子变压器及其短路故障穿越方法
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作者 马大俊 陈武 +3 位作者 薛晨炀 伏祥运 魏星 朱卫平 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期158-172,共15页
传统的基于半桥型模块化多电平电力电子变压器使用大量的开关器件和无源元件,限制了其功率密度和效率的提高。提出了一种组合全桥型模块化多电平换流器(MMC)和输入侧间接串联型输入串联输出并联DC-DC变换器的电力电子变压器拓扑,MMC输... 传统的基于半桥型模块化多电平电力电子变压器使用大量的开关器件和无源元件,限制了其功率密度和效率的提高。提出了一种组合全桥型模块化多电平换流器(MMC)和输入侧间接串联型输入串联输出并联DC-DC变换器的电力电子变压器拓扑,MMC输出等级较低的中压直流母线,可减少隔离级DC-DC模块数量,且可以实现故障时的自阻断功能。通过改变DC-DC变换器模块输入侧的串联连接方式,可有效避免中压直流端口短路时导致DC-DC变换器输入侧电容短路问题。该电力电子变压器拓扑同时具备中压和低压直流端口,且可以有效降低开关器件、无源元件、高频变压器以及DC-DC变换器模块数量,提高电力电子变压器的功率密度、效率和故障穿越能力。最后基于MATLAB/Simulink,搭建了该电力电子变压器的仿真模型,仿真结果验证了该拓扑的可行性。 展开更多
关键词 电力电子变压器 模块化多电平换流器 全桥型 最近电平逼近 串并联系统 直流短路故障
基于IDCB-MMC的混合直流输电系统 预览
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作者 金秀焕 宋强 +2 位作者 杨文博 曾嵘 刘文华 《南方电网技术》 北大核心 2018年第2期82-87,共6页
提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合... 提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合,IDCB-MMC可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关支路。晶闸管换流器则可以通过快速转换到逆变状态实现直流故障电流的清除。对1 000 MW/±320 kV的双端混合直流输电系统中的一极进行了仿真研究。仿真结果表明IDCB-MMC可以有效清除直流短路故障电流,实现系统的自动恢复,结果也验证了由IDCB-MMC与晶闸管换流器组成的混合直流输电系统的可行性。 展开更多
关键词 混合直流输电 模块化多电平换流器 直流断路器 直流短路故障 直流故障阻断
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直流侧故障时模块化多电平变换器运行特性分析 预览
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作者 黄晶生 董玮 +2 位作者 李进 荆龙 吴学智 《电气传动》 北大核心 2018年第10期38-41,58共5页
基于半桥子模块(HBSM)级联的模块化多电平变换器(MMC)广泛用于中高压直流输电工程。分析了直流侧短路和直流单极接地故障的暂态特性,并提出了相应保护策略。分析直流侧短路故障,将三相桥臂等效成为1条支路,给出了桥臂电流与系统... 基于半桥子模块(HBSM)级联的模块化多电平变换器(MMC)广泛用于中高压直流输电工程。分析了直流侧短路和直流单极接地故障的暂态特性,并提出了相应保护策略。分析直流侧短路故障,将三相桥臂等效成为1条支路,给出了桥臂电流与系统电气参数的关系;分析系统交流侧接地时的直流单极接地故障特性,描述了交流三相出口电压和直流母线电压;在RT-LAB平台上搭建21电平的MMC模型进行验证,并对上述2种故障分别提出了保护策略。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 交流接地 直流短路故障 单极接地故障 故障保护策略
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具备直流故障清除能力的电流转移型模块化多电平换流器
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作者 王振浩 刘婕 +1 位作者 肖壮 李国庆 《中国电机工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第19期5795-5803,共9页
针对典型的半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流故障电流的问题,提出具备直流故障清除能力的电流转移型MMC(current-transferring MMC,CT-MMC)拓扑。CT-MMC是在半桥型MMC拓扑基础上,增加断流... 针对典型的半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流故障电流的问题,提出具备直流故障清除能力的电流转移型MMC(current-transferring MMC,CT-MMC)拓扑。CT-MMC是在半桥型MMC拓扑基础上,增加断流支路、能量吸收支路和桥臂转移支路3部分支路。在系统发生直流短路故障时,通过断流支路迅速断开换流器与故障线路的连接,再通过桥臂转移支路和能量吸收支路吸收故障电流,从而快速清除直流故障。该文建立CT-MMC拓扑,详细分析其故障清除过程,给出主要参数的选取方法,并对该拓扑的经济性进行分析,相对于半桥型MMC,CT-MMC仅增加少量开关器件和电阻及一个超快速机械开关,且通态损耗非常低。基于RT-LAB OP5600仿真平台搭建双端51电平MMC-HVDC系统模型,仿真结果表明,所提拓扑能够在故障发生几百μs内迅速隔离子模块,保护电力电子器件不受损坏,且整个故障清除过程在几十ms内快速完成,具有较好的经济性和实用性。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 直流短路故障 电流转移 故障清除
集成直流断路器功能的模块化多电平换流器 被引量:3
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作者 宋强 杨文博 +5 位作者 李笑倩 李建国 曾嵘 黄瑜珑 余占清 刘文华 《中国电机工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第20期6004-6013,共10页
模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的直流短路故障电流清除能力是柔性直流输电系统在架空线应用场合必须解决的问题。提出了一种集成直流断路器功能的MMC拓扑结构(MMC integrated with DC circuit breaker,IDC... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的直流短路故障电流清除能力是柔性直流输电系统在架空线应用场合必须解决的问题。提出了一种集成直流断路器功能的MMC拓扑结构(MMC integrated with DC circuit breaker,IDCB.MMC)。IDCB.MMC在换流器部分采用了带有双向旁路晶闸管的子模块,在直流断路器部分采用快速机械开关和辅助电子开关串联作为主支路。在发生直流短路故障时,通过换流器部分与直流断路器部分控制方式的配合,可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关转移支路来分断故障电流。通过对一个1000MW/±320kV的双端柔性直流输电系统中的一极进行仿真研究,验证了IDCB-MMC可以有效清除直流短路故障电流。IDCB-MMC仅需在常规半桥MMC的基础上增加少量电容和开关器件,以及一个快速机械开关,在成本和占地上相对常规混合直流断路器方案有很大优势。IDCB-MMC在损耗方面也远小于各类具有直流故障阻断能力的改进型MMC拓扑结构。 展开更多
关键词 柔性直流输电 模块化多电平换流器 直流断路器 直流短路故障 直流故障阻断
并联型MMC-MTDC系统直流故障特性分析及保护策略 预览
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作者 武健 王蕊 +1 位作者 张彩红 徐殿国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期103-109,共7页
模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)多用于基于高压直流输电(high voltage direct current transmission, HVDC)的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障,影响输电线路和换流站... 模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)多用于基于高压直流输电(high voltage direct current transmission, HVDC)的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障,影响输电线路和换流站安全的问题,提出一种基于三端电压裕度控制下的旁路晶闸管和直流侧IGBT断路器(IGBT-Circuit Breaker)的混合保护方案。分析了子模块闭锁前直流电流超调的数学模型及故障机理,根据直流短路电流的峰值及上升时间动态特性,选取了MMC的参数。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对控制方法及保护策略的效果进行验证,结果表明剩余系统主站切换及时,能够持续隔离发生永久故障的线路,使得其余线路继续运行,实现了系统直流故障时及时保护,提高了系统稳定性。 展开更多
关键词 多电平模块化换流器 直流输电 直流短路故障 电压裕度控制
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全桥型MMC-HVDC直流短路故障穿越控制保护策略 被引量:23
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作者 罗永捷 李耀华 +4 位作者 李子欣 王平 楚遵方 徐罗那 赵聪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期1933-1943,共11页
直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速... 直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。 展开更多
关键词 高压直流输电 全桥型模块化多电平换流器 直流短路故障 闭锁保护策略 电容电压发散 故障穿越控制保护策略
基于PWM-CSC的混合直流输电系统功率控制策略研究 预览
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作者 夏冰 李耀华 +2 位作者 李子欣 马逊 王平 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期17-24,共8页
为解决传统直流输电系统逆变侧容易出现换相失败的问题,针对目前基于模块化多电平换流器(MMC)的直流输电系统造价较高、半桥结构子模块无法穿越直流故障、损耗大等缺点,本文提出了一种整流侧采用电网换相换流器(LCC)、逆变侧采用脉宽调... 为解决传统直流输电系统逆变侧容易出现换相失败的问题,针对目前基于模块化多电平换流器(MMC)的直流输电系统造价较高、半桥结构子模块无法穿越直流故障、损耗大等缺点,本文提出了一种整流侧采用电网换相换流器(LCC)、逆变侧采用脉宽调制型电流源换流器(PWM-CSC)的混合直流输电系统。推导了系统的数学模型并分析了PWM-CSC交流输出侧的谐波特性,提出了一种最大功率因数控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建的基于PWM-CSC的混合直流输电系统的仿真结果表明,本文提出的控制策略能够在正常工况下实现系统逆变侧换流器最大功率因数运行;当交、直流侧发生短路故障时,本文提出的混合型直流输电换流器能够实现平稳穿越。 展开更多
关键词 混合直流输电系统 数学模型 电流源换流器 最大功率因数控制 交流电网故障穿越 直流短路故障穿越
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基于LCC和双钳位MMC混联高压直流输电的实验 预览
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作者 李建国 刘文华 +2 位作者 王久和 李慧 宋强 《电工技术学报》 CSCD 北大核心 2018年第16期3677-3685,共9页
基于电流型变换器(也称电网换相变换器LCC)和电压型变换器(VSC)的混联高压直流输电系统,不仅可以灵活控制有功和无功功率,也便于多端新能源电源的并网和无源负荷的供电,并统一接入电网,实现LCC和VSC高压直流输电的优势互补。在分析主电... 基于电流型变换器(也称电网换相变换器LCC)和电压型变换器(VSC)的混联高压直流输电系统,不仅可以灵活控制有功和无功功率,也便于多端新能源电源的并网和无源负荷的供电,并统一接入电网,实现LCC和VSC高压直流输电的优势互补。在分析主电路和子模块拓扑结构、充电控制、脉冲调制和功率控制策略的基础上,对基于LCC和双钳位模块化多电平变换器(MMC)混联高压直流输电的直流短路故障穿越、单极运行和双极运行进行实验研究。实验结果表明,所采用拓扑结构可实现混联高压直流输电运行,具有直流短路故障穿越能力,可以快速清除直流短路故障电流,对瞬时性故障还可以快速恢复供电,具有很强的理论和工程应用价值。 展开更多
关键词 电压型变换器 电流型变换器 混联高压直流输电 直流短路故障穿越
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大幅减小子模块电容容值的MMC优化方法
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作者 董鹏 蔡旭 吕敬 《中国电机工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第18期5369-5380,共12页
减小子模块电容容值能够降低模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的成本、体积和重量,具有重要的工程意义。该文首先建立半桥、全桥和混合MMC的子模块电容电压波动统一模型,揭示出基频和2倍频波动是主要分量。在此... 减小子模块电容容值能够降低模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的成本、体积和重量,具有重要的工程意义。该文首先建立半桥、全桥和混合MMC的子模块电容电压波动统一模型,揭示出基频和2倍频波动是主要分量。在此基础上,提出一种结合2倍频环流和3倍频共模电压注入及优化调制比来减小子模块电容电压波动的方法。以混合MMC为例,结合其运行的约束条件对调制比、子模块数量、控制策略和子模块容值选取进行优化设计。所提优化方法能够将子模块电容容值减小为常规的约1/3,同时降低换流器通态损耗并保留直流短路故障处理能力。仿真结果验证了理论分析的正确性和所提优化方法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 电容减小 调制比 环流注入 直流短路故障处理能力 优化
混合型模块化多电平变流器电容优化设计 被引量:4
11
作者 赵聪 李耀华 +4 位作者 李子欣 王平 楚遵方 徐飞 王哲 《中国电机工程学报》 CSCD 北大核心 2017年第19期5717-5729,共13页
在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)场合,由半桥和全桥子模块构成的混合型模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因具备直流短路故... 在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)场合,由半桥和全桥子模块构成的混合型模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因具备直流短路故障自清除能力,引起了广泛的研究。而大容量MMC子模块电容的质量、体积大,成本较高,逐渐成为其取得更广泛应用的限制因素。分析并建立了混合型MMC子模块电容电压基频纹波系数与桥臂负电压以及功率因数之间的函数关系。根据该函数,提出一种混合型MMC的参数设计方法使子模块电容最小,在提高MMC功率密度的同时降低了子模块的成本和体积。同时,对比传统的桥臂参考电压始终为正的混合型MMC,在直流电压和桥臂电流有效值相等的情况下,建立了桥臂参考电压存在负电压的混合型MMC的功率传输特性函数,并求出了函数的最优解。最后,通过±160 kV混合型MMC的对比仿真验证了所提设计方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变流器 混合型 子模块电容 直流短路故障穿越
交流发电机整流供电系统故障限流装置的分析与设计 预览 被引量:15
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作者 庄劲武 张晓锋 +2 位作者 杨锋 王晨 许瀚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第19期 127-130,共4页
提出了一种新型的整流发电机供电系统区域间限流保护方案及限流器电路.给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型.建立了该型限流器的数学模型,得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系,通过MATLAB仿真... 提出了一种新型的整流发电机供电系统区域间限流保护方案及限流器电路.给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型.建立了该型限流器的数学模型,得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系,通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性.研制出小功率实验样机,完成了三相整流同步发电机直流侧突然短路故障时限流的动态模拟实验.实验结果表明该限流器设计合理,限流效果明显. 展开更多
关键词 交流发电机 发电机整流系统 直流短路故障 直流限流器
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地铁区间直流电缆短路故障现场处理方案 预览
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作者 李伟 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第1期129-131,共3页
区间直流电缆短路故障将引起大范围正线停电,一旦发生必将影响列车运行。尽快解决区间直流电缆短路故障,缩短停电时间,对正常行车意义重大。分析了地铁直流电缆短路故障发生的原因,说明了故障点初判及处理的原则;详细介绍了抢修作业前... 区间直流电缆短路故障将引起大范围正线停电,一旦发生必将影响列车运行。尽快解决区间直流电缆短路故障,缩短停电时间,对正常行车意义重大。分析了地铁直流电缆短路故障发生的原因,说明了故障点初判及处理的原则;详细介绍了抢修作业前的准备工作及抢修人员安排;阐述了故障应急处理程序,并重点描述了故障点确定及处理的相关事宜。该方案可有效节约故障处理时间,提高处理效率。 展开更多
关键词 地铁运营 区间直流电缆短路故障 应急处置
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