【特高压混合式MMC低全桥配比下单阀组投退过程中的均压控制】
混合式模块化多电平换流器(Modular Multi-Level Converter, MMC)在特高压柔性直流输电系统中的应用,尤其是在单阀组在线投入或退出过程中,会面临一个关键问题:半桥子模块的电压不均衡。这是因为阀组在切换状态时,桥臂电流无法过零,导致半桥子模块持续充放电,进而影响子模块的电压稳定,威胁系统的安全性。
在传统设计中,为了应对零或低直流电压工况,混合式MMC通常采用半桥子模块和全桥子模块混合的拓扑结构,而全桥子模块的配比至少需要50%。然而,这种配置在高直流电流和低交流电流条件下,可能导致半桥子模块的持续充放电,产生电压不均。提高全桥子模块比例虽然可以缓解这个问题,但会显著增加成本。
文献研究已经关注到全桥子模块配置对均压的影响,如文献[11]指出,全桥子模块配比需超过75%,才能在零电压运行时避免半桥子模块不均压。然而,现有的环流注入方法,如文献[12-13]所提出的,主要针对特定类型的MMC,不适用于特高压直流系统中的特殊工况。
针对这一挑战,本文提出了一种基于环流注入的均压控制策略,尤其适用于低全桥配比的混合式MMC。在阀组投入或退出过程中,通过控制MMC产生相间环流,人为制造正负交替的桥臂电流,使得半桥子模块有机会进行充放电,从而保持电压均衡。文中详细探讨了注入环流的幅值和相位选择,以确保子模块电压的稳定性。
该策略的优势在于,即使在全桥子模块配比较低的情况下,也能有效平衡子模块电压,同时显著降低成本。通过Matlab/Simulink的仿真验证,证实了这种方法的有效性和可行性。
特高压柔性直流系统通常采用对称双极接线,高低阀组方案因其运行灵活性、可靠性和经济性更优。在这种接线方式下,单阀组的在线投入和退出控制至关重要,而提出的环流注入控制策略为此提供了新的解决方案,为特高压直流系统的安全运行提供了保障。
总结来说,文章提出了一个创新的解决方案,即在混合式MMC低全桥配比下,通过环流注入实现单阀组投退过程中的子模块均压控制,有效解决了半桥子模块电压不均衡问题,提高了特高压柔性直流系统的运行效率和稳定性。该策略不仅适用于新系统的规划,也为已有的特高压直流系统提供了改进和优化的可能性。