MMC型柔性直流输电系统的特点和应用
柔性直流输电技术
3)容量相对较小:由于目前可关断器件的电压、电流额定值都比晶闸管低，如不采用多个可关断器件并联，MMC 的电流额定值就比LCC低，因此相同直流电压下MMC基本单元的容量比LCC基本单元(单个6脉动换流器)低。但是， 如采用MMC基本单元的串、并联组合技术，柔性直流输电达到传统直流输电的容量水平是没有问题的，技术上 并不存在根本性的困难。本书后面有专门章节讨论将MMC基本单元进行串、并联组合构成大容量换流器的技术。 可以预期，在不远的将来，柔性直流输电也会采用特高压电压等级，其输送容量会与传统特高压直流输电相当。
柔性直流输电技术
4)不太适合长距离架空线路输电:目前柔性直流输电采用的两电平和三电平VSC或多电平MMC,在直流侧发生短路 时，即使ICBT全部闭锁，换流站通过与IGBT反并联的二极管，仍然会向故障点馈入电流，从而无法像传统直流输 电那样通过换流器自身的控制来清除直流侧的故障。所以，目前的柔性直流输电技术在直流侧发生故障时，清 除故障的手段是跳换流站交流侧开关。这样，故障清除和直流系统再恢复的时间就比较长。当直流线路采用电 缆时，由于电缆故障率低，且如果发生故障，通常是永久性故障，本来就应该停电检修，因此跳交流侧开关并 不影响整个系统的可用率。而当直流线路采用长距离架空线时，因架空线路发生暂时性短路故障的概率很高， 如果每次暂时性故障都跳交流侧开关，停电时间就会太长，影响了柔性直流输电的可用率。因此，目前的柔性 直流输电技术并不完全适合用于长距离架空线路输电。针对上述缺陷，目前柔性直流输电技术的一个重 要研究 方向就是开发具有直流侧故障自清除能力的电压源换流器,本书后面多章内容就是针对此问题而展开的。可以预 期，在很短的时间内，这个问题就能被克服。
MMC型柔性直流输电换流器电容电压平衡控制策略研究
MMC型柔性直流输电换流器电容电压平衡控制策略研究近年来，随着电力系统的发展，MMC型柔性直流输电换流器逐渐得到广泛应用。
然而，在实际运行中，由于电容电压的不平衡，可能会导致换流器的性能下降和系统的不稳定。
因此，研究MMC型柔性直流输电换流器电容电压平衡控制策略具有重要意义。
首先，需要了解MMC型柔性直流输电换流器的结构和工作原理。
MMC型换流器由多个子模块组成，每个子模块包含一个电容和一个可控开关。
这些子模块通过串联或并联连接在一起，形成整个换流器。
在工作时，通过调整开关的状态，可以控制电流流向，实现直流和交流之间的转换。
然而，由于电容的存在，换流器中的电容电压往往会发生不平衡。
这可能是由于电容参数的不一致，或者是由于负载的不平衡引起的。
电容电压的不平衡会导致电流的不均匀分布，从而影响换流器的性能和系统的稳定性。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于电容电压平衡控制策略的方法。
具体而言，该方法分为两个步骤：首先，通过测量电容电压的大小和方向，确定电容电压的不平衡程度；然后，根据不平衡程度，通过调整开关状态来平衡电容电压。
在实际应用中，可以使用PID控制器来实现电容电压的平衡控制。
PID控制器根据电容电压的误差信号，调整开关状态，使电容电压趋于平衡。
此外，还可以结合模糊控制、神经网络等方法，提高电容电压平衡控制的精度和鲁棒性。
通过以上的研究，可以发现MMC型柔性直流输电换流器电容电压平衡控制策略对于提高换流器性能和系统稳定性具有重要意义。
进一步的研究可以探索更加精确和鲁棒的控制方法，以应对电容电压不平衡带来的挑战。
希望这项研究能为MMC型柔性直流输电换流器的应用和发展提供参考。
柔性直流输电技术
近年来，能源成为当今人类面临的重大问 题 ，电力电子装置是能源变换的功能性装置， 电力电子技术已成为能源变换与传输的关 键技术
13
交流和直流变换
AC
通过换流器（Converter）实现变换
脉宽调制使换流器谐波 大大降低，只需要容量 约为10～20%的高通滤 波器
换流站无需无功补偿， 且可为交流系统提供紧 急无功支援
无功调节平滑、快速
换流器完成自换相，无 需电网提供换相帮助， 对短路容量没有要求。
工程应用比较
高压直流输电（LCC-HVDC）
柔性直流输电（VSC-HVDC）
器件类型和封装
已经使用：压接式IGBT，模块式IGBT 其他器件：IGCT，ETO 压接式封装散热较好，损坏带来的影响较小，是发展趋势
备注：以上考虑的因素也适合电网其他电力电子设备，如
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STATCOM等
目录
3
柔性直流换流器技术
25
基于全控器件的换流器
自换相换流器 Self-Commutated Converter
Power
+ V/mA
Electronics
• 高速 • 电子控制 • 低损耗 • 长寿命
=
kV/kA
V/mA
Power Electronics
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电力电子技术的三要素
电力电子技术是应用于电力领域的电子技 术，使用电力电子器件（电力半导体器件） 对电能进行变换和控制的技术，变换的电 力从W级到百MW，甚至GW
Thyristor
GTO
IGCT
柔性直流输电工程技术的研究与应用
３ 结 论 与 展 望
随 着 社 会 的 发 展 ， 全 球 应 对 气 候 变 化 的 要 求 及 能 源 供 给 安 全 形 式 日趋 严 峻 ， 迫 切 需 要 构 建 更 为 智 能 、清 洁 、高效 、可 靠 的输 电网 络 ， 因 此 柔 性 直 流 电技 术 也 成 了 世 界 各 国 电力 行 业
孤 岛供电、城市供 电、智能 电网互联等领域 。 用 于风电、太阳能等功率输 出波动较大的可再 生 能 源接 入 ， 可 以缓 解 功 率 波 动 引 起 的 电压 波
动 ， 改善 电 能 质 量 。 用 于 海 岛 、 海 上 钻 井 平 台 供 电 时 ， 可 以 充 分 发 挥 柔 性 直 流 系 统 自换 相 的 技 术 优 势 ， 大 幅减 少 投 资 及 运 行 费 用 。用 于 向
术和建设快速发展的阶段 ，随着装机容量的需
求不断提升 ，某些领域逐步取代传统直流和交 流输 电系统是大势所趋。
世 界范 围内的柔性直流输 电应用将会获得更为
深 远 广 阔 的发 展 。未 来 的十 年 将 是 直 流 电网 技
而模 块化多 电平柔性直流输 电系统则一般采用 交流侧接 地的方式 。这些接点方式都是单极对
称系 统， 正 常 情 况 下 不 需要 单 独 设 置 专 门接 地 ， 但 当直 流 线 路 或 换 流 器 发 生 故 障 后 ，整 个 系 统 将 无 法 运 行 。在 相 同 系 统 参 数 下 ，单 极 不 对 称 系 统 换 流 阀所 耐 受 电压 水 平 是 单 极 对 称 系 统 的
自上世纪 ８ Ｏ年 代 柔 性 直 流 输 电技 术 概 念
性 、选 择 性 、灵 敏 性 、快 速 性 、 可控 性 、 安 全
柔性直流输电系统的设计与优化
柔性直流输电系统的设计与优化直流输电系统作为电力传输领域的一项重要技术，在解决远距离电力传输、提高输电效率和稳定性等方面具有独特优势。
而柔性直流输电系统作为直流输电的一种新型形式，在电力系统领域得到了广泛关注和研究。
本文将从柔性直流输电系统的设计与优化角度展开讨论，探究其在电力系统中的应用与发展。
一、柔性直流输电系统的基本原理与特点柔性直流输电系统主要由直流母线、换流站、逆变站以及相应控制系统等组成。
其基本原理是通过硅控整流和逆变技术，将交流电能转换成直流电流进行传输，并在需要的地方再次将其转换为交流电能。
在这个过程中，可以通过控制直流母线的电压和频率来实现对输电系统的柔性控制。
相比传统的交流输电系统，柔性直流输电系统具有以下几个特点：1. 高效能：柔性直流输电系统在电能转换的过程中，能够大大减少电能的损耗。
传统交流输电系统由于存在变压器等能量转换设备，会存在一定的能量损耗。
而柔性直流输电系统采用直流电能传输，能够减少能量转换环节，提高能量传输的效率。
2. 高稳定性：柔性直流输电系统具有更好的稳定性。
由于直流电路的特点，柔性直流输电系统能够更好地应对电力系统中的故障和波动。
例如，在输电线路出现瞬态故障时，柔性直流输电系统能够通过控制直流母线电压和频率，迅速稳定系统运行，减少对系统的影响。
3. 较小的占地面积：柔性直流输电系统相比传统交流输电系统在占地面积上具有较大优势。
传统交流输电系统需要设置变电站、输电线路等设备，占用大量土地资源。
而柔性直流输电系统不仅仅可以减少变电站设备，还可以通过多级换流站的方式，进一步减小占地面积。
二、柔性直流输电系统的设计要点柔性直流输电系统的设计涉及到许多技术和工程要点。
下面将从输电线路、换流站和逆变站等方面来介绍设计要点。
1. 输电线路设计：柔性直流输电系统中的输电线路是电力传输的核心环节。
在设计时需要考虑线路的传输能力、损耗、抗风荷载能力等因素。
同时，为提高输电线路的可靠性，还需要进行断面选择和材料选择。
智能电网特色技术之一：柔性直流输电
智能电网特色技术之一：柔性直流输电柔性直流输电(以下简称“柔直”)技术于上个世纪90年代提出，但一直是关注者多，而追随者少。
许多跨国企业早早着手该项研究，但大多“流产”。
究其根源，还是因为涉及的专业领域太多，技术难度太大。
中国的柔直技术研究同样艰难。
2006年，当国家电网公司几乎与西门子同步启动柔直研究时，全球只有ABB一家有实际工程应用经验，且其采用的是传统的类似于高压变频器的技术路线，可供借鉴的经验不多，加之我国在该领域技术基础薄弱，技术难度巨大。
随后6年时间里，普瑞工程公司科研团队不言放弃，系统研究了基础理论与前期技术，较终全面掌握了核心技术。
2006年~2008年，主要是打深、打实“地基”阶段，科研团队在国内首次建立了柔直研究的基础理论体系。
2008年~2010年，科研人员着眼于适应高压大容量的新技术路线，全面掌握了较先进的MMC—HVDC(模块化多电平柔性直流)系统的机理、设计和控制方法，并通过样机研制，验证了理论的正确性与技术路线的可行性。
汤广福回忆说，样机研制阶段不但工作繁重，还充满难以想象的危险。
样机研制的关键——IGBT是一种高频率器件，在实际科研中，IGBT发生爆炸的情形很普遍。
IGBT爆炸时，如果碎片射到人体，与中枪无异。
2008年冬天的一个周末，在IGBT驱动短路测试中，突然“轰”的一声巨响，IGBT发生爆炸。
科研人员就在被测设备周围，所幸没有人员受伤。
快速处理后，来不及后怕的科研人员迅速更换了零部件，继续工作。
经历爆炸的极度危险，通过几十次、几百次试验的不断优化、检验，IGBT数字驱动器百炼成金，研制取得成功。
在全面突破关键技术瓶颈并成功研制出样机的基础上，他们经过6版设计，3代样机研制，40余次专家技术评审会，较终成功研制出柔直换流阀、MMC阀基控制器等成套设备，并在上海南汇风电场柔性直流输电示范工程中得到成功应用。
“我们深知其中的艰难。
但是，过去6年一步一个脚印，一步一个跨越，让我们始终充满信心。
柔性直流输电技术简述
柔性直流输电技术介绍1引言柔性直流输电技术（Voltage Sourced Converter,VSC）是一种以电压源变流器、可关断器件（如门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（IGBT））和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型直流输电技术。
国外学术界将此项输电技术称为VSC-HVDC，国内学术界将此项输电技术称为柔性直流输电，制造厂商ABB 公司与西门子公司分别将该项输电技术命名为HVDC Light和HVDC Plus。
与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。
随着大功率全控型电力电子器件的迅速发展，柔性直流输电技术在高压直流输电领域受到越来越广泛的关注及应用。
传统的低电平VSC具有开关频率高、输出电压谐波大、电压等级低、需要无源滤波器等缺点，而且存在串联器件的动态均压问题；多电平变流器提供了一种新的VSC实现方案。
它通过电平叠加输出高电压，逼近理想正弦波，输出电压谐波含量少，无需滤波设备。
自1997年赫尔斯扬试验工程投入运行以来，柔性直流输电技术迅速发展，目前已有13项工程投入商业运行，最高电压等级已达±200kV，最大工程容量达到400MW，最长输电距离为970km。
通过各个领域专家的不断创新和工程建设运行经验的不断积累，柔性直流输电技术作为一种先进的输电技术已具备大规模应用的条件。
图1两端VSC-HVDC系统典型结构图2008年12月，“柔性直流输电关键技术研究与示范工程”作为国家电网公司的重大科技专项正式启动。
该工程联接上海南汇风电场与书院变电站，用于上海南汇风电网并网，是中国首条柔性直流输电示范工程。
该工程由中国电力科学研究院开发，负责接入系统设计、设备供货及工程实施等工作。
2柔性直流输电技术的研究现状2.1高压大容量电压源变流器技术2.2.1模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter,MMC）模块化多电平变流器可以有效降低交流电压变化率，其拓扑结构如图2所示。
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述1、简述柔性直流输电技术的背景和发展历程随着能源结构的优化和电网互联的需求增长，直流输电技术以其长距离、大容量、低损耗的优势，在电力系统中占据了举足轻重的地位。
然而，传统的直流输电技术，如基于晶闸管的直流输电（LCC-HVDC），存在换流站需消耗大量无功、无法独立控制有功和无功功率、对交流系统故障敏感等问题。
因此，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）应运而生，它采用电压源型换流器（VSC）和脉宽调制（PWM）技术，实现了对有功和无功功率的独立控制，并具有快速响应、灵活调节、易于构成多端直流系统等优点。
柔性直流输电技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代初，当时基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的VSC技术开始应用于风电场并网和孤岛供电等领域。
随着电力电子技术的快速发展，VSC的容量和电压等级不断提升，使得柔性直流输电技术在电网互联、新能源接入、城市配电网等领域得到了广泛应用。
进入21世纪后，随着全球能源互联网的提出和新能源的大规模开发，柔性直流输电技术迎来了快速发展的黄金时期。
目前，柔性直流输电技术已经成为直流输电领域的研究热点和发展方向，其在全球范围内的大规模应用也为电力系统的智能化、绿色化、高效化发展提供了有力支撑。
2、阐述柔性直流输电技术在现代电力系统中的重要性在现代电力系统中，柔性直流输电技术已经日益显示出其无法替代的重要性。
它作为一种先进的输电技术，不仅克服了传统直流输电技术的局限性，还以其独特的优势在现代电网建设中占据了举足轻重的地位。
柔性直流输电技术的灵活性和可控性使得它在大规模可再生能源接入电网中发挥了关键作用。
随着可再生能源如风能、太阳能等的大规模开发和利用，电网面临着越来越大的挑战。
这些可再生能源具有随机性、波动性和间歇性等特点，对电网的稳定性造成了威胁。
而柔性直流输电技术通过其独特的控制策略，可以实现对有功功率和无功功率的独立控制，从而有效地解决可再生能源接入电网所带来的问题，提高电网的稳定性和可靠性。
MMC-HVDC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【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.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2019(020)001【总页数】6页(P1-6)【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【作者】周海鸿;杨明发;阮俊峰【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116【正文语种】中文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]。
考虑到中国可再生能源发电资源的整合与并网以及远距离大容量传输的需求，需要开展建设基于电压源换流器的直流电网[2]。
同交流输电技术相比，高压柔性直流输电技术具有输送容量大、输电距离远且损耗小等优点[3]。
它可以充分利用各种能源资源的互补特性及现有的交直流输配电设备，实现广域大范围内能源资源的优化配置、大规模新能源电力的可靠接入以及现有电力系统运行稳定性的提升。
1990年，加拿大麦吉尔大学的Boon. Teck Ooi教授等人首先提出了基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）技术。
模块化多电平换流器（MMC）是一种新型电压源换流器的概念和拓扑结构，由德国慕尼黑联邦国防军大学学者A. Lesnicar和R. Marquardt在2001年首次提出[4]。
半桥型mmc柔性直流电网故障电流抑制技术
目前的研究仅针对半桥型MMC柔性直流电网，对于其他类型的电 网，仍需进行适应性研究。
研究结论与建议
研究结论
半桥型MMC柔性直流电网故障电流抑制技术是一种 有效的技术，能够提高直流电网的稳定性和可靠性。 针对不同的故障类型，提出了相应的抑制策略，并通 过实验和仿真对比验证了其有效性和优越性。
建议
进一步深入研究该技术在其他类型电网中的应用效果 ；加强实际应用中的验证和测试，以确保其在实际电 网中的可靠性和稳定性；针对不同故障类型，持续优 化抑制策略，提高电网的稳定性和可靠性。
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柔性直流电网基本结构
柔性直流电网主要由换流站、直流线路、负荷等组成，其中 换流站是实现电能转换和控制的核心部件。
半桥型MMC柔性直流电网特点与优势
半桥型MMC柔性直流电网特点
半桥型MMC柔性直流电网采用半桥型结构，具有结构简单、控制方式灵活、运行效率高等特点。
半桥型MMC柔性直流电网优势
相比于其他类型的柔性直流电网，半桥型MMC柔性直流电网具有损耗低、可靠性高、动态响应速度快等优势。
实验结果
实验结果表明，基于磁通补偿的故障电流抑制方法同样 可以有效降低故障电流的大小和持续时间。该方法具有 较好的效果，但需要注意的是，磁通补偿装置的设计和 实施需要考虑系统的具体结构和运行情况。
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结论与展望
研究成果总结
半桥型MMC柔性直流电网故障电流抑制技术的提出
该技术能有效抑制故障电流，提高直流电网的稳定性和可靠性。
半桥型MMC柔性直流电网故障电流抑制技术特点
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旁路二极管在子模块中集成度 高，降低了故障电流抑制系统
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究柔性直流输电技术是一种新兴的输电技术，其应用在电网中具有重要的意义。
本文将就柔性直流输电技术的应用探究进行介绍和分析。
一、柔性直流输电技术的基本原理柔性直流输电技术是指在输电中采用直流电而非交流电，其主要原理是通过变流器将交流电转换为直流电，然后再通过逆变器将直流电转换为可控的交流电。
柔性直流输电技术具有很多优点，比如输电损耗小、功率密度高、电压波动小，同时能有效地控制电压和频率，提高电网的稳定性和可靠性。
二、柔性直流输电技术的应用领域柔性直流输电技术在电力系统中的应用主要有以下几个方面：1. 远距离输电：柔性直流输电技术能够实现长距离的电能输送，同时保持较小的输电损耗和电压损失，适用于大规模远距离输电。
2. 新能源并网：随着新能源风电、光伏等的快速发展，柔性直流输电技术可以解决新能源并网后的电网稳定性和可靠性问题，有效地提高电网的容纳能力。
3. 电网升级改造：在现有电网升级改造过程中，柔性直流输电技术可以使电网操作更加灵活，提高电网的负载能力和供电能力，满足用户对电能的需求。
4. 大型工业用电：柔性直流输电技术应用于大型工业用电中，可以有效提高工业设备的运行效率和降低能源消耗成本。
三、柔性直流输电技术的应用案例1. 欧洲超级电网项目：欧洲超级电网项目是一个跨国电力输送项目，采用柔性直流输电技术，通过跨越欧洲多个国家，将大规模的风电和光伏电能输送到各地，提高了欧洲地区的可再生能源利用率。
2. 中国南方科技大学直流电网实验项目：作为中国首个直流电网实验项目，该项目采用柔性直流输电技术，通过模拟实验和现场实验，验证了柔性直流输电技术在电网中的可行性和应用效果。
3. 澳大利亚柔性直流电站项目：澳大利亚的柔性直流电站项目采用了柔性直流输电技术，实现了分布式能源接入电网，提高了澳大利亚地区的电能供给和能源利用率。
柔性直流输电技术的应用探究，将不断推动电力系统的发展与进步，为全球能源互联互通和可持续发展做出积极贡献。
柔性直流输电技术研究与应用
柔性直流输电技术研究与应用近年来，随着电力需求不断增长和可再生能源的快速发展，电力系统正面临着更高的要求和挑战。
传统的交流输电系统在长距离传输和大功率输电方面存在诸多不足。
柔性直流输电技术应运而生，为电力系统的稳定运行和高效输电提供了新的解决方案。
1. 应用背景电力输送是实现能源供给的关键环节之一，而在远距离、大功率输电方面，交流输电系统的传输效率较低，并且存在丢失电能、系统稳定性差等问题。
而柔性直流输电技术则能够通过高压直流电流的传输，有效解决这些问题。
此外，柔性直流输电技术还可以实现对不同电力系统之间的互联互通，促进能源的资源共享和优化配置。
2. 技术原理柔性直流输电技术主要依赖于高压直流输电技术和变流器技术。
在柔性直流输电系统中，变流器起到了核心作用。
变流器通过将交流电转换为直流电，并通过控制开关，实现电流的调节和控制。
这种技术可以使输电系统具备可靠性、灵活性和可控性，更好地适应电力系统的需求。
3. 技术特点柔性直流输电技术有着诸多特点，这也是其被广泛研究和应用的原因之一。
首先，柔性直流输电系统具有高效率和长距离输电能力。
相比交流输电系统，柔性直流输电系统的输电损耗更小，能够实现大功率的长距离输电，为电力系统提供更好的供电保障。
其次，柔性直流输电系统具备较高的稳定性和可控性。
通过电压和电流的调节，柔性直流输电系统可以实现对电力质量的优化控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
此外，柔性直流输电技术还可以很好地适应可再生能源的接入和发电需求，促进清洁能源的利用和发展。
4. 研究进展目前，柔性直流输电技术已经得到了广泛的研究和应用。
在国际上，许多发达国家如美国、德国和日本等都在积极开展柔性直流输电技术的研究工作，并在实际运行中取得了较好的效果。
在中国，柔性直流输电技术也得到了快速发展。
例如，南送直流输电工程和华北直流输电工程等项目的建设和运行，为柔性直流输电技术的推广应用做出了示范和贡献。
此外，还有许多学术机构和企业在柔性直流输电技术的研发和应用方面取得了重要的进展。
《2024年模块组合多电平变换器(MMC)研究》范文
《模块组合多电平变换器（MMC）研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，高压大功率的电力变换系统已成为电力系统的重要一环。
其中，模块组合多电平变换器（MMC）作为一种新型的变换器拓扑结构，以其优越的性能和良好的灵活性，得到了广泛的关注和应用。
本文将对MMC的基本原理、特点及其在电力系统中的应用进行研究。
二、模块组合多电平变换器（MMC）的基本原理和特点MMC是一种基于模块化设计的多电平变换器，其基本原理是将多个子模块通过串联的方式组成一个整体，形成一个具有多电平输出的变换器。
每个子模块包含一个IGBT桥臂、一个电容和相关的保护电路等。
当需要调节输出电压时，通过控制各个子模块的通断状态，即可实现电压的调节和电能的质量控制。
MMC具有以下优点：1. 高电压输出：由于采用了多电平技术，MMC能够输出更高的电压，适用于高压大功率的场合。
2. 谐波性能好：多电平技术能够降低输出电压的谐波分量，减小对电网的污染。
3. 模块化设计：MMC采用模块化设计，方便了维护和升级。
4. 灵活性高：通过调整子模块的通断状态，可以灵活地控制输出电压和电能质量。
三、MMC在电力系统中的应用MMC在电力系统中的应用非常广泛，主要表现在以下几个方面：1. 新能源并网：MMC可以用于风电、光伏等新能源的并网系统中，实现电能的转换和传输。
2. 柔性直流输电：MMC可以用于构建柔性直流输电系统，实现电能的远距离、大容量传输。
3. 电机驱动：MMC可以用于电机驱动系统中，实现电机的高效、可靠运行。
4. 电力质量改善：通过MMC的多电平技术和灵活的控制策略，可以有效地改善电力系统的电能质量，减少谐波对电网的污染。
四、MMC的研究进展和挑战近年来，MMC的研究已经取得了重要的进展。
研究人员对MMC的控制策略、保护机制、故障诊断等方面进行了深入的研究，提出了许多新的思路和方法。
同时，随着新材料、新技术的不断发展，MMC的性能和效率也得到了进一步的提高。
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究一、柔性直流输电技术的基本原理柔性直流输电技术是一种将交流电转换为直流电进行输送的技术，在输电过程中可以通过调节输电系统的电压和频率来适应电网负载的变化。
其基本原理是利用电力电子器件和高压换流器将交流电转换为直流电，然后通过高压直流输电线路进行输送。
在接收端利用相同的技术将直流电转换为交流电。
相比传统的交流输电技术，柔性直流输电技术具有更低的损耗和更高的输电效率，可以更好地应对电网的负载变化。
1. 柔性直流输电技术在远距离输电中的应用由于柔性直流输电技术的低损耗和高效率，它在远距离输电方面具有明显的优势。
传统的交流输电技术在长距离输电时会有较大的电力损耗，而柔性直流输电技术可以有效解决这一问题，使得电力输送更加经济高效。
在长距离输电的项目中，柔性直流输电技术得到了广泛的应用。
随着海上风电、海上太阳能等海洋能利用项目的发展，海底输电技术也越来越受到关注。
传统的交流输电技术在海底输电中存在电力损耗大、成本高等问题，而柔性直流输电技术可以很好地解决这些问题，使得海底输电更加可行。
目前，柔性直流输电技术已经在一些海上风电项目中得到了应用，并取得了良好的效果。
随着电力系统的不断升级和改造，柔性直流输电技术也得到了广泛的应用。
在电网升级中，柔性直流输电技术可以有效地提高电网的稳定性和安全性，同时还可以实现电网的智能化管理。
柔性直流输电技术在电网升级改造项目中具有很大的潜力。
1. 技术的不断创新随着技术的不断进步，柔性直流输电技术也在不断创新。
未来，随着新型的电力电子器件和高压换流器的不断发展，柔性直流输电技术将会变得更加高效和可靠。
柔性直流输电技术在控制和管理方面也将得到进一步的改进，以满足电力系统对于稳定性和灵活性的需求。
2. 应用范围的进一步扩大随着技术的不断成熟，柔性直流输电技术的应用范围也会进一步扩大。
除了在远距离输电、海底输电和电网升级中的应用外，柔性直流输电技术还可以在微电网、电力市场等领域发挥重要作用。
多端柔性直流输电
广角镜90多端柔性直流输电电网冰灾防治柔性直流输电是高压直流输电领域的“新生代”。
目前，柔性直流的关键技术仅被少数发达国家掌握，国内的研究刚刚起步。
由于适用分散能源介入的多端柔性直流系统复杂、技术难度大，迄今世界上已投运的柔性直流工程都是两端系统，还没有多端工程的先例。
多端柔性直流输电系统模块化多电平(MMC)技术，可灵活接入多个站点的风能、太阳能、地热能、小水电等清洁能源，通过一个大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心。
这为新能源并网、大型城市供电以及孤岛供电等场合提供了一种有效的解决方案。
为突破多端柔性直流输电关键技术难题，占领世界先进输电技术制高点，国家科技部将“大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发”列入国家863计划重大项目课题，由南方电网公司牵头承担该课题研究，并选取广东南澳岛作为应用基地。
据介绍，这是由于南澳岛已建的多个风电场在岛上相对分散，采用多端柔性直流技术，可以很好地解决分散风电场接入问题，同时也可方便地实施多端柔性直流技术的探索和示范。
电网冰冻灾害遍及100多个国家及我国南方10多个省份。
冰灾引发跳闸、倒塔，严重时导致电网大面积瘫痪，是电网安全运行的最大灾害之一。
由于国内外缺乏系统的冰灾防治技术和高效的融除冰装备，2008年初我国电网因冰灾遭受了最严重的损害，严重影响了正常的社会秩序。
在国家科技支撑计划等支持下，国家电网公司集中大量科研人员投入到“电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备”项目中，夜以继日，奋力攻关，取得集理论、技术和装备于一体的系列成果，实现重大突破和实质性创新。
一是创建了电网覆冰预报技术，揭示了电网覆冰成因，提出了电网覆冰长、中、短期预报方法，开发了世界首套电网覆冰预报预警系统，准确的预测为抗冰赢得宝贵多端柔性直流输电工程的特点就在于“柔性”和“多端”。
“柔”主要体现在系统的可控性上，该系统可以快速跟踪交直流电网各类参数的变化并根据指定的控制策略迅速做出相应的调整。
柔性直流输电
精心整理柔性直流输电一、概括（一）柔性直流输电的定义高压直流（ HVDC ）输电技术始于 1920 年月，到当前为止，经历了 3 次技术上的改革，其主要推进力是构成换流器的基本元件发生了革命性的重要打破。
第一代直流输电技术采纳的换流元件是汞弧阀，所用的换流器拓扑是6 脉动 Graetz 桥，其主要应用年月是 1970 年月从前。
图 1.1 ：汞弧阀图1.2：6脉动Graetz桥第二代直流输电技术采纳的换流元件是晶闸管，所用的换流器拓扑仍然是 6 脉动 Graetz 桥，因此其换流理论与第一代直流输电技术相同，其应用年月是1970 年月初直到此后一段时间。
图 1.3 ：电触发晶闸管图 1.4：光触发晶闸管往常我们将鉴于 Graetz 桥式换流器的第一代和第二代直流输电技术称为传统直流输电技术，其运转原理是电网换相换流理论。
所以我们也将传统直流输电所采纳的 Graetz 桥式换流器称为“电网换相换流器”，英文是“LineCommutatedConverter ”，缩写是“ LCC ” 。
这里一定明确一个观点，有人将电流源换流器（ CSC ）与电网换相换流器（ LCC ）混杂起来，这是不对的。
LCC 属于 CSC ，但 CSC 的范围要比 LCC 宽广得多，鉴于 IGBT 构成的CSC 当前也是业界研究的一个热门。
1990 年，鉴于电压源换流器的直流输电观点第一由加拿大McGill 大学的 Boon-TeckOoi等提出。
在此基础上， ABB 企业于 1997年 3 月在瑞典中部的 Hellsjon和 Grangesberg之间进行了初次工业性试验（3MW ，± 10kV ），标记着第三代直流输电技术的出生。
这类以可关断器件和脉冲宽度调制（ PWM ）技术为基础的第三代直流输电技术，国际威望学术组织国际大电网会议（CIGRE ）和美国电气和电子工程师协会（IEEE ），将其正式命名为“ VSC-HVDC ”，即“电压源换流器型直流输电” 。
柔性直流输电技术的应用探究
柔性直流输电技术的应用探究柔性直流输电技术是一种新兴的输电方式，它采用特殊的电力电子装置，可以将不同方向的电流转化为直流电流，通过高压直流输电线路进行远距离传输。
相比传统的交流输电技术，柔性直流输电技术具有更高的输电效率、更小的线路损耗以及更好的灵活性和稳定性。
随着能源消费大规模向电力消费的转变，柔性直流输电技术成为了当前电力系统中的一个热点话题。
本文将对柔性直流输电技术的应用进行探究，分析其特点、优势以及在电力系统中的应用前景。
一、柔性直流输电技术的特点1. 高效性柔性直流输电技术可以实现直流电流的双向传输，同时可以按需进行功率调节，因此具有更高的输电效率和更小的线路损耗。
2. 灵活性柔性直流输电技术具有较强的灵活性，可以根据系统负荷的变化进行调节，实现快速的电力传输和分配。
这种灵活性可以更好地适应电力系统的需求变化，提高了系统的稳定性和可靠性。
3. 可控性柔性直流输电技术采用先进的电力电子装置，可以对电流、电压和功率进行精确控制，保证输电系统的安全稳定运行。
1. 远距离输电柔性直流输电技术可以实现远距离的电力传输，特别适用于跨国、跨区域的大容量电力输送。
2. 城市供电3. 可再生能源接入柔性直流输电技术可以实现可再生能源电力接入电网，解决可再生能源发电波动性大的问题，提高电网的可持续性。
4. 电网升级改造柔性直流输电技术可以有效实现电网的升级改造，提高电网的负载能力和运行稳定性，提高电网的供电质量。
1. 北极地区柔性直流输电在北极地区，由于冰川融化，能源开发与供给成为了一大难题。
柔性直流输电技术被成功应用于该地区，实现了远距离的电力传输，解决了能源供给问题。
2. 风力发电接入电网在一些发达国家，风力发电已经成为主要的清洁能源之一，柔性直流输电技术被应用于将分散的风力发电接入电网，解决了风力发电不稳定的问题。
随着能源结构调整和清洁能源的大规模开发利用，柔性直流输电技术将会成为未来电力系统的重要组成部分。
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ZJU
柔性直流输电发展的2个阶段
柔性直流输电技术采用的换流元件是既可以控制 导通又可以控制关断的双向可控电力电子器件，其典 型代表是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。 柔性直流输电的运行原理完全不同于LCC的电网换 相换流理论，实际上柔性直流输电技术本身到目前为 止也可以划分成2个发展阶段。
柔性直流输电发展的第一阶段
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US 1
U v1
MMC1
直流线路
MMC2
Uv 2
US 2
~
交流系统 1
U_ dc1 Ps1 jQs1
阀控制 交流电压控制 内环电流控制 交流无功控制 交流有功控制 无功类外环控制 交流有功控制
+
+ U dc 2
-
~
交流系统
Ps2 jQs 2
PM 1
Converter Arm
PM 1
PM 1
Power Module (PM)
PM 2
PM 2
PM 2
PM n
PM n
PM n
PM
Vd
ud
PM 1
PM 1
PM 1
D1 IGBT1 D2 IGBT2
PM 2
PM 2
PM 2
PM n
PM n
PM n
Phase Unit
MMC的拓扑结构
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+Vd/2
第一代直流输电技术
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汞弧阀
6脉动Graetz桥
第二代直流输电技术
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1970年代初，晶闸管阀开始应用于直流输电系统，标
志着第二代直流输电技术的诞生。
第二代直流输电技术采用的换流元件是晶闸管，所用的 换流器拓扑仍然是6脉动Graetz桥，因而其换流理论与第一 代直流输电技术相同，其应用年代是1970年代初直到今后 一段时间。
柔性直流输电的定义
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2006年5月，由中国电力科学研究院组织国内权威专 家在北京召开“轻型直流输电系统关键技术研究框架研
讨会”，会上，与会专家一致建议国内将基于电压源换
流器技术的直流输电（第三代直流输电技术）统一命名 为“柔性直流输电”。 另： XXX公司称之为轻型直流输电（HVDC Light）， 并作为商标注册。 XXX公司则称之为HVDC Plus。
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第一个发展阶段是1990年代初到2010年，这一阶
段柔性直流输电技术基本上由XXX公司垄断，采用的
换流器是二电平或三电平电压源换流器（VSC），其 基本理论是脉冲宽度调制（PWM）理论。
柔性直流输电发展的第一阶段
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2电平
3电平
拓扑：
运行原理：
GTO/IGCT
IGBT
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柔性直流输电发展的第二阶段
+ + +
Id
Power Module
+ + +
Converter Reactor
L1P
L2P
L3P
Phase Unit
M
Converter Hall
L1N
L2N
L3N
+
+
+
Converter Arm
+ + +
-Vd/2
MMC阶梯波逼近原理
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= = =
~ห้องสมุดไป่ตู้
=
~
=
~
=
1
2
n
VAC
1
2
n
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第2章
MMC型柔性直流输电系统的特点和应用
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2017年6月
内容提要
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1 柔性直流输电的定义
2 电压源换流器的基本特性
3 柔性直流输电系统的基本特点
4 柔性直流输电应用于点对点输电
5 柔性直流输电应用于背靠背联网
6 柔性直流输电应用于构建直流电网
ZJU
第1章
柔性直流输电的定义
第一代直流输电技术
X
电压源换流器的基本特性
ZJU
ZJU
第2代柔直超越第1代柔直的点
（1） 制造难度下降
（2） 损耗成倍下降 （3） 阶跃电压降低 （4） 波形质量高 （5） 故障处理能力强
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第2代柔直不如第1代柔直的点
（1） 所用器件数量多 （2） 控制更复杂
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第3章
柔性直流输电系统的基本特点
柔性直流输电系统的基本控制结构
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高压直流（HVDC）输电技术始于1920年代，到目 前为止，经历了3次技术上的革新，其主要推动力是组
成换流器的基本元件发生了革命性的重大突破。
1954年，世界上第一个直流输电工程（瑞典本土
至Gotland岛的20 MW、100 kV海底直流电缆输电）
投入商业化运行，标志着第一代直流输电技术的诞生。 第一代直流输电技术采用的换流元件是汞弧阀，所 用的换流器拓扑是6脉动Graetz桥，其主要应用年代是 1970年代以前。
第三代直流输电技术
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1990年，基于电压源换流器的直流输电概念首先由加拿 大McGill大学的Boon-Teck Ooi等提出。在此基础上，XXX
公司于1997年3月在瑞典中部的Hellsjon和Grangesberg之
间进行了首次工业性试验（3 MW，±10kV），标志着第三 代直流输电技术的诞生。 这种以可关断器件和脉冲宽度调制（PWM）技术为基础 的第三代直流输电技术，国际权威学术组织国际大电网会议 （CIGRE）和美国电气和电子工程师协会（IEEE），将其正 式命名为“VSC-HVDC”，即“电压源换流器型直流输电”。
电压源换流器的基本特性
电压源换流器的基本特性
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不管是两电平、三电平或MMC换流器，由于都属于电 压源换流器，其基波频率下的外特性是完全一致的。
U sys 00 X U vsc
PjQ
交流系统 Usys U vsc VSC
P
U U
sys vsc
X
sin
Q
Usys Usys U vsc cos
第二个发展阶段是2010年到今后一段时间，其基本标
志是2010年11月在美国旧金山投运的 Trans Bay Cable柔
性直流输电工程；该工程由XXX公司承建，采用的换流 器是模块化多电平换流器（MMC）。MMC的运行原理不 是PWM，而是阶梯波逼近。
MMC及其子模块构成
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Power Electronics
第二代直流输电技术
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电触 发晶 闸管
光触 发晶 闸管
6脉动Graetz桥
LCC 与CSC的概念澄清
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通常我们将基于Graetz桥式换流器的第一代和第二代直 流输电技术称为传统直流输电技术，其运行原理是电网换相
换流理论。因此我们也将传统直流输电所采用的Graetz桥式
换流器称为“电网换相换流器”，英文是 “Line Commutated Converter”，缩写是“LCC”。 这里必须明确一个概念，有人将电流源换流器（CSC） 与电网换相换流器（LCC）混淆起来，这是不对的。 LCC属于CSC，但CSC的范围要比LCC宽广得多，基于 IGBT构成的CSC目前也是业界研究的一个热点。