模块化多电平柔性直流输电换流阀运行试验方法研究.pdfVIP

模块化多电平柔性直流输电换流阀运行试验 方法研究 （1中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研所) 北京100190 2中国科学院大学北京100049） 许彬1,2 1 1 ，李子欣 ，王平 摘 要：研究了现有的换流阀运行试验中对直流和基频电流分量的控制方法。分析了死区效应产生的 不利影响，并基于此给出了阀段的调制参考电压其幅值、相位的取值原则。分析了运行试验回路中二 倍频电流的成因，并推导了其幅值大小的计算方法，然后提出了二倍频电流分量的控制方法并搭建了 试验平台进行验证。 关键词：模块化多电平换流阀；运行试验方法；二倍频电流分量的控制方法 量大小的控制方法，并成功应用于实践。文献[14] 1 引言 提出了一种改进的换流阀运行试验装置，并提出 基于模块化多电平换流器(modular 了一种回路电流的闭环控制策略。 multi-level converter，MMC)的电压源型换流器高 目前，国际上许多公司都在研发换流阀运行 压直流输电(voltage sourced converter HVDC ， 试验的电路结构及控制方法，国内也已经具备了 VSC-HVDC)技术，克服了传统两电平、三电平 能应用于实际工程的换流阀运行试验能力。本文 技术面临的开关损耗高、谐波含量大及不适合应 在文献[13]研究的运行试验中基频和直流电流分 用于高压大容量场合的难题，具有模块化程度高 量的控制方法基础之上，提出了一种二倍频电流 易扩容、有功无功功率独立控制、可无源供电等 分量的控制方法，并成功应用于云南电网与南网 独特优势，成为未来智能电网构建和改革的重要 主网鲁西背靠背直流异步联网工程中的换流阀 解决方案[1-8]。 运行试验中，同时控制运行试验回路中的基频、 MMC 换流器在正式投运前需要进行换流阀 直流和二倍频电流分量的大小以满足工程要求。 的型式试验，主要包括绝缘试验和运行试验。其 2 MMC换流阀运行特性 中运行试验主要是考察换流阀在长期实际工况 下对电压、电流及热等关键应力的耐受能力。文 MMC 换流器的拓扑结构如图1 所示，其由 献[9]研究了换流阀运行试验的等效试验机理和 6 个结构相同的桥臂组成，每个桥臂由n 个功率 等效试验方法。IEC 62501 制定了换流阀运行试 模块和1 个电抗器L 串联组成。半桥功率模块由 验的相关标准，但没有给出明确的运行试验电路 1 个电容、2 个IGBT 和2 个分别与IGBT 反并联 [10] 。专利[11]提出了一种单个功率模块的运 的二极管组成。本文所述的功率模块均特指此半 结构 行试验装置和控制方法。文献[12]提出了一种换 桥结构功率模块。由若干个功率模块级联而成的 流阀运行试验的电路结构并研究了其等效数学 结构称为一个阀段，其具有交、直流变换功能， 模型，基于此给出了设计系统参数的方法。文献 是换流器的核心组件。 [13]研究了换流阀运行试验中基频和直流电流分 图2 换流阀运行试验电路结构 图1 MMC 换流器拓扑结构 MMC 换流器工作时，每个功率模块有投入、 在所有功率模块的电容充电至额定电压后， 切除和闭锁三种工作状态。通过特定的调制方法 控制陪试阀段输出电压u1(t)、被试阀段输出电压 和电容均压策略[15-17]，控制每个桥臂输出直流偏 u2(t)具有相同的直流分量和不同的交流分量，则 置相同、相位不同的正弦电压波