MMC-HVDC拓扑结构与直流侧故障分析答辩用

1、1234 绪论绪论 MMC-HVDC的基本工作原理与拓扑结构的基本工作原理与拓扑结构直流侧故障分析与故障清除直流侧故障分析与故障清除 总结与展望总结与展望1绪论绪论 研究背景与意义研究背景与意义 MMC-HVDC的特点的特点 文献综述文献综述 本文研究内容本文研究内容研究背景与意义研究背景与意义1.在长距离，大范围的电能传输中，交流输电存在固有的在长距离，大范围的电能传输中，交流输电存在固有的稳定的问题，高压直流输电（稳定的问题，高压直流输电（HVDC）的优点逐渐显露。）的优点逐渐显露。2.直流输电线路与同样规模的交流输电线路相比较，造直流输电线路与同样规模的交流输电线路相比较，造价费用更低；

2、直流输电功率与能量损耗较小，易于实现价费用更低；直流输电功率与能量损耗较小，易于实现潮流的快速控制等。潮流的快速控制等。3.电流源型高压直流输电只能在有源逆变状态下工作，电流源型高压直流输电只能在有源逆变状态下工作，易发生换相失败；换流器产生谐波容量大；换流站易发生换相失败；换流器产生谐波容量大；换流站需要大量无功补偿。不适合孤岛或海上发电。需要大量无功补偿。不适合孤岛或海上发电。MMC-HVDC在新能源发电并网领域得到广泛应用。在新能源发电并网领域得到广泛应用。MMC-HVDC的特点的特点1.采用模块化的设计结构，通过子模块串联构成换流采用模块化的设计结构，通过子模块串联构成换流阀，易于扩展

3、，对开关器件的同意下要求不高。谐阀，易于扩展，对开关器件的同意下要求不高。谐波畸变率小，开关损耗低波畸变率小，开关损耗低2.在分布式发电并网，孤岛及城市电网供电，新能在分布式发电并网，孤岛及城市电网供电，新能源发电并网等方面具有广阔的应用前景。源发电并网等方面具有广阔的应用前景。文献综述文献综述文献文献3 4介绍了介绍了MMC-HVDC在孤岛发电，新能源发电领域等的具体在孤岛发电，新能源发电领域等的具体应用。应用。文献文献5 8介绍了介绍了MMC-HVDC常用的几种控制方法，其中常用的几种控制方法，其中文献文献6侧重侧重于载波移相的方法。于载波移相的方法。文献文献10 12介绍了介绍了MMC-

4、HVDC不同坐标系下的数学模型与环流控制。不同坐标系下的数学模型与环流控制。文献文献13 21具体分析了具体分析了MMC-HVDC直流侧三种故障，其中文献直流侧三种故障，其中文献18具体介绍了单极接地故障，文献具体介绍了单极接地故障，文献19具体介绍了断线故障。具体介绍了断线故障。文献文献22 25介绍了子模块拓扑结构的改良与直流侧故障清除介绍了子模块拓扑结构的改良与直流侧故障清除文献文献1 2，26 30从拓扑结构，控制方法，交直流故障等方面综从拓扑结构，控制方法，交直流故障等方面综合分析了合分析了MMC-HVDC文献文献7介绍了介绍了MMC-HVDC子模块的几种拓扑结构子模块的几种拓扑结构

5、本文主要研究内容本文主要研究内容介绍了介绍了MMC-HVDC三种子模块的拓扑结构和三种子模块的拓扑结构和IGBT不同的开不同的开关情况下，子模块对外输出电压的多少。关情况下，子模块对外输出电压的多少。介绍数学模型和两介绍数学模型和两种常用的控制方法：种常用的控制方法：NLM，CPS-SPWM。通过通过Simulink仿真五电平的仿真五电平的MMC-HVDC，对输出的电压电，对输出的电压电流波形进行分析和验证。流波形进行分析和验证。在已搭建的模型上进行直流侧三种故障模拟，对输出的电压在已搭建的模型上进行直流侧三种故障模拟，对输出的电压电流波形进行分析。讨论通过对子模块的拓扑结构进行改良电流波形进

6、行分析。讨论通过对子模块的拓扑结构进行改良以达到直流侧故障清除的目的。以达到直流侧故障清除的目的。2MMC-HVDC的基本工作原理与拓扑结构的基本工作原理与拓扑结构主电路拓扑主电路拓扑子模块拓扑子模块拓扑数学模型数学模型控制方法控制方法输出电压电流波形演示输出电压电流波形演示主电路拓扑主电路拓扑子模块拓扑子模块拓扑主要分为半桥子模块（主要分为半桥子模块（HBSM），全桥子模块（），全桥子模块（FBSM），双箝），双箝位子模块（位子模块（CDSM）三种结构）三种结构半桥子模块（半桥子模块（HBSM）两两个个IGBT处于不同的通断条件下，处于不同的通断条件下，对外输出两种不同的电压：对外输出两种不同的电压：1.Usm=UC2.Usm=0数学模型数学模型MMC-HVDC数学模型数学模型将每相半桥臂包含的所将每相半桥臂包含的所有子模块对外等效成一有子模块对外等效成一个可控电压源个可控电压源22dcnaAOdcpaAOUUUUUU由由KCL得：得：)(napadcAAUUUU数学模型数学模型当当UAA 0时，时，CDSM子模块电流流向子模块电流流向电流电流ism0时，时，CDSM子模块电流流向子模