基于SSPFMMPC的MMCHVDC直流故障穿越研究
MMC-HVDC系统环流控制策略研究
MMC-HVDC系统环流控制策略研究MMC（Modular Multilevel Converter）-HVDC（High Voltage Direct Current）系统是一种新型的高压直流输电系统，具有较高的调节能力和稳定性。
然而，在实际运行中，MMC-HVDC系统中存在环路电流问题，可能导致系统发生振荡和不稳定。
因此，研究MMC-HVDC系统环流控制策略成为了当前研究的热点之一。
MMC-HVDC系统中的环流问题主要是由于逆变器之间的电容不完全匹配所引起的。
MMC-HVDC系统采用了分阶段放电和光纤通信等控制手段，可以有效地降低电容不匹配带来的环流问题。
然而，由于环流问题会对系统有害影响，因此需要寻找一种有效的控制策略来解决。
在MMC-HVDC系统中，环流控制策略主要分为有源环流控制和无源环流控制两种方式。
有源环流控制是通过调整逆变器中的导纳来抑制环流的产生，常用的方法有阻抗调节和自适应控制。
无源环流控制则是通过改进电容模块的电路结构和控制算法来减小环流的幅值和频率，常用的方法有改进电容模块的结构和采用非接触式的电容传感器等。
具体到MMC-HVDC系统中的环流控制策略研究，一种常用的方法是采用模型预测控制（MPC）策略。
MPC是一种基于模型的先进控制策略，具有快速响应、稳定性好等优点。
在MMC-HVDC系统中，利用MPC策略可以对逆变器的调制信号进行优化设计，从而实现环流的控制。
另外，还可以采用基于频率的环流控制策略，通过控制逆变器的工作频率和相位来抑制环流的产生。
在MMC-HVDC系统环流控制策略研究中，需要充分考虑系统的安全稳定性和经济性。
首先，要根据实际运行情况和系统参数对控制策略进行合理选择，以保证系统的安全稳定运行。
其次，要在保证系统安全性的前提下，尽可能减少环流控制的成本和能耗，提高系统的经济性。
最后，还应对不同的故障情况进行仿真和分析，评估环流控制策略在不同工况下的效果。
综上所述，MMC-HVDC系统环流控制策略研究是当前研究的一个重要方向。
MMCHVDC输电系统直流故障隔离综述
MMC-HVDC输电系统直流故障隔离综述周海鸿杨明发阮俊峰（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350116）摘要基于模块化多电平换流器的柔性直流输电（MMC-HVDC）是一种新型的灵活输电方式。
同交流输电技术相比，MMC-HVDC输电技术具有输送容量大、输电距离远且损耗小等优点。
在当前各类MMC拓扑中，半桥型MMC具有所用器件少、运行效率高、经济性好等特点，但缺乏直流故障清除能力。
本文简单介绍了半桥型MMC发生故障的原因，对目前MMC-HVDC输电系统直流故障隔离技术的国内外研究现状进行综述，并结合当前研究现状，展望了MMC-HVDC输电系统直流故障保护的新的研究方向。
关键词：模块化多电平换流器（MMC）；直流故障隔离；柔性直流输电系统Summarization of DC fault isolation in MMC-HVDC transmission systemZhou Haihong Yang Mingfa Ruan Junfeng(College of Electrical & Automation Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350116)Abstract Flexible HVDC transmission based on modular multilevel converter is a new type of flexible transmission method. Compared with AC transmission technology, MMC-HVDC transmission technology has the characteristics of large transmission capacity, long transmission distance and lower loss. Modular multilevel converter (MMC) with half-bridge sub-modules (SMs) is the most promising technology for high voltage direct current (HVDC) grids, but it lacks the capability of DC fault clearing. The paper briefly introduces the reasons for the failure of the half-bridge MMC. Overview of current research status of DC fault isolation technology for current MMC-HVDC transmission system at home and abroad. Finally, combined with the current research status, the new research direction of DC fault protection for MMC-HVDC transmission system is prospected.Keywords：modular multilevel converter (MMC); DC fault isolation; flexible DC transmission system柔性直流输电可应用于以下领域：远距离大容量输电、海上风电场接入电网、分布式电源接入电网、向海上钻井平台或偏远地区供电[1]。
基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究
基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究基于MMC-HVDC的直流侧故障分析及保护方案研究摘要：随着电力系统的发展，高压直流输电系统（HVDC）在远距离、大容量输电方面具有明显的优势，因而得到了广泛应用。
而多电平换流技术（MMC）作为高压直流输电系统的关键技术之一，具有较高的稳定性和可靠性，因此成为研究的重点。
本文以MMC-HVDC系统为研究对象，对直流侧故障引发的异常情况进行分析，并提出相应的保护方案，以确保系统运行的可靠性和稳定性。
一、引言高压直流输电系统作为一种跨越大距离实现电力传输的技术，广泛应用于全球范围内。
然而，直流侧故障的发生可能对系统运行安全性产生严重影响，因此对直流侧故障进行研究具有重要意义。
近年来，多电平换流技术作为一种改善直流侧电流和电压波形质量的解决方案，已经成为高压直流输电系统中的主流技术。
二、MMC-HVDC系统简介多电平换流技术是HVDC系统中的一种关键技术，被广泛应用于MMC-HVDC系统中。
MMC-HVDC系统由多个子模块组成，每个子模块包括一个电容和若干个IGBT拓扑电路。
这种结构使得MMC-HVDC具备了较高的稳定性和可靠性。
三、直流侧故障分析直流侧故障包括电源故障和负荷故障。
电源故障主要包括电压故障和电流故障，常见的故障类型有过电压、欠电压和短路。
负荷故障主要包括短路和开路。
通过对直流侧故障情况的分析，可以有效地提高系统故障的诊断和处理能力。
四、基于MMC-HVDC的直流侧故障保护方案1. 系统故障判别：利用测量电流和电压的变化，结合故障判别算法，对系统发生故障进行准确判别。
2. 故障隔离：利用故障判别的结果，通过控制电流和电压的传输路径，将发生故障的部分隔离出来，以避免影响整个系统的运行。
3. 故障恢复和修复：当发生故障时，可以通过控制电压和电流的调节，恢复系统的稳定工作，并进行故障部件的修复或更换。
五、实验结果与讨论通过对MMC-HVDC系统的故障保护方案的实验测试，我们可以发现该方案在应对直流侧故障时具有较好的效果。
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究
MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网规模的扩大，柔性直流输电技术（MMCHVDC）因其高效率、高可控性和良好的故障穿越能力而成为现代电网的重要组成部分。
本文旨在深入探讨MMC型柔性直流输电系统的建模方法、安全稳定特性分析以及故障穿越策略，以期为实际工程应用提供理论支持和策略指导。
本文将详细阐述MMCHVDC系统的基本原理和结构特点，为后续建模和分析奠定基础。
本文将重点探讨MMCHVDC系统的数学建模方法，包括其交流侧和直流侧的动态模型，以及控制器的设计。
这部分内容将采用现代控制理论，结合仿真软件进行模型验证，确保模型的准确性和实用性。
在安全稳定分析部分，本文将基于所建立的模型，分析MMCHVDC 系统在各种运行条件下的稳定性，包括正常运行、负载变化和故障情况。
特别地，本文将重点研究系统在直流侧和交流侧故障时的响应特性，以及这些故障对系统稳定性的影响。
本文将提出一套完整的故障穿越策略，以增强MMCHVDC系统在电网故障时的鲁棒性和稳定性。
这些策略将涵盖故障检测、故障隔离、系统恢复等多个方面，旨在确保系统能够在各种故障情况下保持稳定运行，最大限度地减少故障对电网的影响。
总体而言，本文的研究成果将为MMC型柔性直流输电系统的设计、运行和控制提供重要的理论参考和实践指导，有助于推动该技术在智能电网和可再生能源领域的广泛应用。
2. 型柔性直流输电系统概述MMC（Modular Multilevel Converter）型柔性直流输电系统，作为一种新型的电力电子输电技术，以其独特的模块化设计和优越的电力调节能力，近年来在高压直流输电（HVDC）领域受到了广泛关注。
该系统主要由多个子模块组成，每个子模块包含一个绝缘栅双极晶体管（IGBT）和反并二极管，以及相应的电容器。
通过控制IGBT的开关状态，可以实现对电压的精确控制，从而实现有功和无功的独立控制。
子模块混合型MMC_HVDC直流故障穿越控制策略_孔明
(国网智能电网研究院，北京市 昌平区 102200)
A DC Fault Ride-through Strategy for Cell-hybrid Modular Multilevel Converter Based HVDC Transmission Systems
KONG Ming, TANG Guangfu, HE Zhiyuan
idc P
iap
ibp
icp
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uaph
Nh× ubph
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SMh
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L0
uanh uan
Байду номын сангаас
Nh× ubnh SMh
Nh× ucnh SMh
直流电压有相同的数学关系。
以 A 相上桥臂进行说明，若忽略子模块电容电
压的波动，认为子模块均工作于额定电压下，根据
直流电压与桥臂输出电压之间的关系，则有
N aph usmhN
Napf usmfN
udcN 2
(1 mmax )
(1)
式中：mmax 为最大调制比；Naph、Naph 分别为半桥 和全桥阀段中正常运行的子模块个数；usmhN、usmfN 分别为半桥和全桥子模块电容电压。为了简化调制
现阶段高压直流输电领域的直流断路器技术及制造工艺尚不成熟对于直流短路这种极端故障的处理大多数需要换流器与交流侧断路器的配合控制来清除直流短路电流89程大多采用直流电缆输出技术方案以降低故障直流线路故障而导致的系统停运的概率
具有直流故障阻断能力的MMC-HVDC系统拓扑研究
具有直流故障阻断能力的MMC-HVDC系统拓扑研究具有直流故障阻断能力的MMC-HVDC系统拓扑研究摘要：高压直流输电（HVDC）作为一种重要的电力传输技术，已经广泛应用于大规模电力输送。
然而，在HVDC系统中，直流故障带来的挑战一直是一个重要问题。
为了解决这个问题，多级换流器Modular Multilevel Converter（MMC）的HVDC系统被设计和研究，以具备直流故障阻断能力。
本文对具有直流故障阻断能力的MMC-HVDC系统的拓扑结构进行了研究，并分析了其工作原理和特点。
研究结果表明，具有直流故障阻断能力的MMC-HVDC系统在处理直流故障时表现出较高的稳定性和可靠性，有望在HVDC系统中得到广泛应用。
关键词：高压直流输电；Modular Multilevel Converter；直流故障阻断能力；拓扑结构引言高压直流输电（HVDC）作为一种重要的电力传输技术，已经广泛应用于远距离、大容量、跨境等特殊条件下的电力输送[1]。
然而，在HVDC系统中，直流故障问题成为限制其应用的一个重要问题。
直流故障的发生会对电力系统的稳定性和可靠性产生严重影响，而传统的HVDC系统往往无法有效应对这些直流故障。
因此，如何使HVDC系统具备直流故障阻断能力成为了一个研究的热点和难点。
为了解决HVDC系统中直流故障问题，研究人员提出了多种方案，其中一种重要的方案是采用多级换流器Modular Multilevel Converter（MMC）技术[2]。
MMC是一种基于半导体器件的多电平换流器，具备较高的可控性和可靠性。
相比传统的两级换流器，MMC系统能够实现较高的电压平衡、较低的谐波波动和较小的电流冲击。
此外，MMC系统还具备直流故障阻断能力，能够在直流故障发生时保证系统的稳定运行。
MMC-HVDC系统是一种具有直流故障阻断能力的HVDC系统，其拓扑结构主要包括两级MMC子模块和直流侧接口电感[3]。
采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究
采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究
刘钟淇;宋强;刘文华
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2010(044)009
【摘要】在交流侧系统电压发生不对称故障时,对基于模块化多电平变流器(MMC)的轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的控制进行了研究.基于MMC的系统数学模型,针对故障系统中存在零序电流通路的特点,提出了故障时的系统正负零序控制器.为在故障时尽量保持原有有功功率的传输,并保证故障电流满足系统安全运行的条件,提出了故障时的系统有功功率控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC验证了所提控制器和控制策略的有效性.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】刘钟淇;宋强;刘文华
【作者单位】国电龙源电气有限公司,北京,100097;清华大学,北京,100084;清华大学,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.直流输电MMC变流器容错研究进展 [J], 胡雪松;唐圣学;李志刚
2.单相MMC变流器及其在新型牵引供电系统中应用的研究 [J], 宋平岗;吴继珍;陈欢;罗善江
3.采用VSC-HVDC的海上风电场柔性直流输电系统控制策略研究 [J], 蒋辰晖;王志新;吴定国
4.采用软启动方式的VSC-HVDC黑启动能力研究 [J], 周明霞;刘宗歧;李胜;张建华;李银辉
5.交流系统故障时 VSC-HVDC 的保护策略研究 [J], 王帅;
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风电场经MMC-HVDC并网故障穿越控制策略研究
风电场经MMC-HVDC并网故障穿越控制策略研究党睿;孔维一【摘要】大型风电场一般都远离负荷中心,远距离输电一直是风电发展的制约因素.模块化多电平换流器构成的新型柔性直流输电技术MMC-HVDC因其特殊的拓扑结构,成为了远距离输电的重点研究项目.当风电场经MMC-HVDC并网,电网侧发生故障会导致MMC-HVDC中产生不平衡功率进而引起直流线路电压上升,严重影响系统安全稳定运行.针对该问题进行研究,提出一种以动态卸荷电阻为主,以交流电流阈值为辅的故障穿越控制策略.于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了风电场经MMC-HVDC并网的仿真模型,仿真结果验证了本文故障穿越控制策略的有效性.【期刊名称】《技术与市场》【年(卷),期】2018(025)012【总页数】3页(P27-28,31)【关键词】模块化多电平换流器;风电场并网;故障穿越【作者】党睿;孔维一【作者单位】南京理工大学自动化学院,江苏南京210094;南京理工大学自动化学院,江苏南京210094【正文语种】中文0 引言当风电场采用经MMC-HVDC并网，电网侧发生故障时，导致并网点交流电压发生骤降，进而导致MMC-HVDC电网侧换流器向电网中传输的功率根据并网点电压跌落程度而相应减少。
风电场输出功率受风速控制，所以MMC-HVDC风电场侧接收的风电场输出功率不变，此时MMC-HVDC由于接收功率与输出功率的不相等而产生不平衡功率“堆积”在直流线路中，引起直流线路电压上升，严重影响MMC-HVDC与风电场的安全稳定运行[1]。
本文针对MMC-HVDC并网故障穿越问题，提出一种以动态卸荷电阻为主，以交流电流阈值为辅的综合故障穿越控制策略。
介绍了相关仿真模型与参数设置，于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了仿真模型，仿真结果表明了本文综合故障穿越控制策略的有效性。
1 风电场经MMC-HVDC并网系统本文仿真采用的风电场经MMC-HVDC并网故障穿越系统模型如图1所示。
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中图分类号:TM46
文献标识码：A
文章编号:1000-100X（2019）04-0010-04
Research on MMC-HVDC DC Fault Ride-through Based on SSPFM-MPC Control
CAO Qing-chun1, FU Hua2
针对上述问题，此处提出改进HBSM拓扑结 构，最大限度减少开关器件及其损耗，并对其引入 了 SSPFM-MPC，同时以桥臂模块能量、交流电流 和相间环流为多目标构造最优函数，从而使整个 系统快速达到稳定，并在直流侧故障时能够很好 地进行故障穿越。
2 ISM结构研究
FBSM和CDSM具有直流故障穿越能力，与 HBSM相比,FBSM需要两倍的IGBT与二极管，需 大量的开关器件投资，同时CDSM在FBSM基础 上增加了相应的开关器件，可实现3种电平状态，
第53卷第4期 2019年4月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.53 , No.4 April 2019
基于SSPFM-MPC的MMC-HVDC直流故障穿越研究
曹庆春I,付华2 （1.国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司，内蒙古赤峰024000；
2.辽宁工程技术大学，电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）
摘要：模块化多电平变流器（MMC）具有大规模、少谐波、低开关损耗等特性，其运用在高压直流输电（HVDC）领 域非常普遍。针对传统半桥子模块（HBSM）不具备直流侧故障穿越的能力，全桥子模块（FBSM）和箝位双子模 块（CDSM）所用开关器件成倍增加的问题，在分析HBSM拓扑基础上，提出一种开关器件少且具有直流故障穿 越能力的子模块（SM）拓扑，并给出能够快速随动的希尔排序质因子算法-模型预测控制（SSPFM-MPC）策略。在 PSCAD/EMTDC平台上搭建401电平实验模型，对所提SM拓扑性能测试检验，并搭建了 21电平实际物理模型 进行故障穿越，实验表明所提改进型SM具有良好的直流故障穿越能力。
基金项目：辽宁省重点实验室项目（LJZS003） 定稿日期:2018-07-26 作者简介：曹庆春（1992-）,男，安徽舒城人，硕士，研究方
向为电力系统继电保护和高压直流输电。
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出电流三者之间的矛盾，但在大规模高容量输电 时，需要庞大的算法运行内存，实际运用艰难。文 献［5］采用了基于SSPFM-MPC的策略，能够BSM结构，没有故障穿越能力。
1引言
在现有输电中大多釆用HBSM拓扑，当直流 侧发生故障时不具备故障穿越能力，需要开断交 流侧断路器，使整个系统停运“。文献［2］提出基于 CDSM的故障穿越控制策略，能在短时实现瞬时 性直流故障清除，但双极短路时由于采用传统双 比例积分（PI）环控制，系统动态性能差、时滞性 大。文献［3］提出一种改进型子模块（ISM）的拓扑， 改善了 SM触发的同步性需求，但是SM电容电压 波动较大。文献［4］提出了模型预测控制（MPC）策 略，可以有效地均衡SM电容电压、相间环流和输
(1.Eastern Inner Mongolia Electric Power Co., Ltd., Chifeng Power Supply Company, Chifeng 024000, China) Abstract: Based on modular multilevel converter (MMC) less harmonic , low switching losses and other characteristics of the use of high-voltage direct current(HVDC) transmission in the field is very common.Aiming at the problem that the traditional half bridge sub-module (HBSM) does not have the ability of direct current side fault ride-through , the switching device used in the full bridge sub-module (FBSM) and clamped double sub-module (CDSM) is multiplied. On the basis of analyzing the HBSM topology, a sub・module(SM) topology with few switching devices and DC fault ridethrough capability is proposed , and Shell sort probability function method model predictive control (SSPFM ・MPC) str ategy with fast follow - up is given.The 401 level simulation model is built under PSCAD/EMTDC, and the topology performance test of the proposed SM is tested, a 21 -level actual physical model is built for fault ride-through.The re・ suits show that the SM has good DC fault ride-through ability. Keywords : modular multilevel converter ； fault ride・through ； model predictive control Foundation Project: Supported by Key Laboratory of Liaoning Province ( No. LJZS003)