PDF《适用于远距离大容量架空线输电的交叉型子模块拓扑》

1 2个反并 联二极管和4个电容组成, 可分别输出4电平、 2电平、 0电平和-2电平.该子模块可在保证直流故障 自清除能力的基础上提供良好的经济性, 尤其适用

5 0

1 第4 0卷第2 1期2016年1 1月1 0日Vol.40N o .

2 1N o v .

1 0,

2 0

1 6 D O I :

1 0.

7 5

0 0 / A E P S

2 0

1 6

0 4

1 7

0 0

6 于采用架空线路传输的远距离大容量柔性高压直流 输电工程.此外, 本文还研究了基于 C C S M 的调制 方法及电 容电压平衡策略, 并在PSCAD/EMT D C 中搭建了仿真模型, 验证了所提拓扑及控制策略的 有效性与可行性.

1 C C S M 拓扑及运行原理 1.

1 子模块基本拓扑 C C S M 拓扑的基本结构如图 1( a ) 所示.该子 模块由1 2个I G B T( T

1 至T12) 、

1 2个反并联二极管 ( D

1 至D12) 和4个电容( C

1 至C4) 组成.其中每个 I G B T 及对应的反并联二极管( 如T1和D1) 组成相 应的开关对, 相邻的两个开关对组成一个开关组( S

1 至S 6) .子模块为左右对称结构, 左右两部分各包 含两个电容以及两个开关组.两部分通过位于中间 部分的两个开关组 S

5 ( 由D9, T 9, D

1 0, T

1 0 组成) 和S6( 由D11, T

1 1, D

1 2, T

1 2组成) 相连. 图1 C C S M 拓扑 F i g .

1 T o p o l o g yo fC C S M 假定子模块内4个电容的电压均保持一致, 记为UC, C C S M 的运行原理如表1所示.表中, 状态 1和0分别表示导通和关断.在实际运行时, 每个 开关组内的I G B T( 如T1和T2) 应给予相同的触发 信号, 同一部分内相对的两个开关组( 如S1和S2) 以及交叉部分的两个开关组( S

5 和S6) 不应同时导 通.因此, 正常运行时, 子模块共有8种稳态运行状 态以及2种闭锁运行状态. 表1 C C S M 开关状态 T a b l e1 S w i t c h i n g s t a t e so fC C S M 工作状态 模式 状态 S

1 S

2 S

3 S

4 S

5 S

6 Us m 4电平

1 0

0 1

1 0

4 UC 模式1

1 0

1 0

1 0

2 UC 2电平 模式2

0 1

0 1

1 0

2 UC 模式3

1 0

0 1

0 1

2 UC 模式1

0 1

1 0

1 0

0 0电平 模式2

1 0

1 0

0 1

0 模式3

0 1

0 1

0 1

0 -2电平

0 1

1 0

0 1 -2 UC 闭锁 i s m>

0

0 0

0 0

0 0

4 UC i s m0 -2 UC i s m

0 C

2 i s m

3 Um 通路1

2 MUC+2 MUC>

3 Um 通路2 { (

3 ) 式中: M 为每桥臂串联子模块数;

Um 为交流侧线电 压幅值. 不考虑冗余子模块, 系统直流电压Ud c与桥臂 串联子模块数应满足如下关系:

4 MUC= Ud c (

4 ) 定义电压调制比k 为: k=

2 Um Ud c (

5 ) 一般 定义电压调制比在0. 8~0.

9 之间.将式(

4 ) 、 式(

5 ) 代入式( 3) , 可以发现式( 3) 自然成立. 因此, 本文所提出的 C C S M 拓扑可保证换流器成功 闭锁且故障弧道不复燃, 具有直流故障自清除能力. 需要注意的是, 当子模块运行在图1( c ) 所示方 式时, 4个电容中只有 C

2 和C3投入电路, 一方面吸 纳直流网络能量, 另一方面产生反向电势, 阻隔交流 系统向故障点能量的馈入.一般情况下, C

2 和C3的电容电压将有所上升, 而C1和C4的电容电压保 持不变.因此, 为了保证子模块内4个电容电压大 致均衡, 应在解除闭锁状态后采用相应的电容电压 平衡策略, 以防止产生器件过压等问题影响子模块 的使用寿命. 1.

4 子模块内部电容均压模式 如上文所述, 当直流故障发生、 子模块闭锁后, 子模块内C