【摘 要】
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我国新能源分布极不均衡,大规模的新能源发电场一般建在距离负荷中心较远的地区。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术（MMC-HVDC）能够高效可靠地将电能大规模远距离地输
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我国新能源分布极不均衡,大规模的新能源发电场一般建在距离负荷中心较远的地区。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术（MMC-HVDC）能够高效可靠地将电能大规模远距离地输送到负荷中心,而且MMC-HVDC系统具有可实现有功功率和无功功率的独立控制、不会发生换相失败故障、可向无源系统供电、适合构成多端直流输电系统等常规高压直流输电无法比拟的优点,而被广泛应用于新能源并网、向孤岛和弱电网供电、城市供配电等领域。模块化多电平换流器（MMC）的主电路拓扑是MMC-HVDC输电系统的核心,换流器的主电路拓扑与实际工程的容量、电压等级、损耗、开关调制方式、IGBT串联数目以及开关频率等因素密切相关。本文在分析MMC换流器工作原理、运行特性以及数学模型的基础上,提出了一种新型MMC子模块拓扑,此拓扑可输出0、UC1和UCS三种电平状态。由于MMC-HVDC系统电压等级的提高,将会导致MMC换流器中的子模块数量大大增加,每个桥臂中可能会达到数百个子模块。针对MMC在调制排序环节中存在排序运算量大、开关频率高等问题,根据MMC换流器运行特性以及所提拓扑工作方式与快速排序法相结合提出了一种在保持子模块电容电压平衡的同时可有效降低IGBT开关次数的电容电压平衡优化方法。MMC-HVDC系统启动控制的目标是通过控制方式和辅助措施,在不产生过大的充电电流和电压过冲的前提下,使系统的直流电压快速上升到接近正常工作时的电压水平。本文根据MMC的运行特性,将MMC-HVDC充电的过程分为不控整流、半控整流以及高频整流三个阶段,使电容电压达到稳态运行时的电压值。根据本文所提MMC结构的特点,在半控整流启动阶段提出了一种渐进解锁的启动方法,以抑制MMC2解锁阀基控制器瞬间所产生的直流电压跌落。通过仿真研究,验证了所提拓扑及控制方式可以实现MMC-HVDC输电系统的启动及并网过程的平稳进行。
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