为提高双有源桥式(Dual active bridge,DAB)变换器故障穿越能力,基于单移相控制方式,本文详细分析了DAB变流器输出侧发生短路故障后内部与外部的暂态特性,推导建立了输出侧线路电压、电流与DAB内部传输电感电流的时域表达式,确定了变流...为提高双有源桥式(Dual active bridge,DAB)变换器故障穿越能力,基于单移相控制方式,本文详细分析了DAB变流器输出侧发生短路故障后内部与外部的暂态特性,推导建立了输出侧线路电压、电流与DAB内部传输电感电流的时域表达式,确定了变流器内部存在暂态过流风险,证明了其严重程度与故障发生时刻的关系;提出了利用输出侧支撑电容与平波电抗器提高DAB故障穿越能力的方法,并确定了电容与电抗器的取值方法。最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了仿真模型进行试验,验证了本文理论分析的正确性和电容电感取值的有效性。展开更多
This paper presents the behavior analysis of modular multilevel converter under DC pole-to-pole short-circuit fault, which is an important issue in fault management, electrical system design and MMC based power system...This paper presents the behavior analysis of modular multilevel converter under DC pole-to-pole short-circuit fault, which is an important issue in fault management, electrical system design and MMC based power system protection and control. Firstly, the transient behavior is analyzed and the conduction overlap- ping angle γ, is defined. Secondly, seven possible short-circuit current paths induced by different γ values are identified, and the corresponding engineering short-circuit current calculation methods for both AC and DC sides are proposed. And then, the influences of impedance distribution factor κ and equivalent short-circuit resistance Rsc on short-circuit currents are elaborated the proposed analysis methods. Finally, case study is used to verify the effectiveness of展开更多
直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于...直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于含桥臂阻尼的HBMMC(half bridge sub-module modular multilevel converter)-HVDC系统建立了一套完整的直流双极短路故障机理分析的解析模型,分别对换流器闭锁前,换流器闭锁后和交流断路器断开后3个阶段的故障机理进行了详细分析,并给出了每个阶段对应的桥臂电流解析表达式。通过此解析模型,可快速准确地计算直流双极短路故障发生后的故障电流及故障衰减时间,为其工程应用提供理论依据。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过仿真验证了该解析模型的可行性与准确性。展开更多
双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着...双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着重要意义。首先分析了直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)未动作时换流站短路电流的产生机理,并提出了风电场侧与电网侧交、直流短路电流的计算方法。其次,研究了计及DCCB控制作用下换流站交、直流侧暂态电压、电流特性,并考虑了风电场运行工况和限流电抗参数对其暂态特性的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态模型,通过仿真分析了双极短路故障下有无DCCB控制时换流站的暂态电压、电流特性。研究表明:所提短路电流计算方法具有良好的精度,且DCCB动作后风电场侧交、直流电压恢复速率与其输出有功功率呈正相关关系。该研究工作可为系统的电气设计、断路器选型提供理论依据,也可为系统故障恢复阶段控制方案的制定奠定基础。展开更多
柔性直流配电系统发生极间短路故障后,系统短路电流大,对系统安全稳定运行产生威胁,同时考虑到电力电子器件的耐受能力,换流器将会闭锁,导致故障信息量减少,对保护方案的速动性和可靠性提出了很高的要求。针对此问题,文章首先分析了直...柔性直流配电系统发生极间短路故障后,系统短路电流大,对系统安全稳定运行产生威胁,同时考虑到电力电子器件的耐受能力,换流器将会闭锁,导致故障信息量减少,对保护方案的速动性和可靠性提出了很高的要求。针对此问题,文章首先分析了直流线路极间短路故障电流特性,然后揭示了故障时区内外故障电流曲线的积分差异,最后提出基于线路故障电流积分比的极间短路选线方案。在实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)上搭建基于模块化多电平换流器的直流配电网仿真模型,验证了所述方案的有效性与适用性,具有较好的耐受过渡电阻和抗噪能力。展开更多
文摘为提高双有源桥式(Dual active bridge,DAB)变换器故障穿越能力,基于单移相控制方式,本文详细分析了DAB变流器输出侧发生短路故障后内部与外部的暂态特性,推导建立了输出侧线路电压、电流与DAB内部传输电感电流的时域表达式,确定了变流器内部存在暂态过流风险,证明了其严重程度与故障发生时刻的关系;提出了利用输出侧支撑电容与平波电抗器提高DAB故障穿越能力的方法,并确定了电容与电抗器的取值方法。最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了仿真模型进行试验,验证了本文理论分析的正确性和电容电感取值的有效性。
文摘This paper presents the behavior analysis of modular multilevel converter under DC pole-to-pole short-circuit fault, which is an important issue in fault management, electrical system design and MMC based power system protection and control. Firstly, the transient behavior is analyzed and the conduction overlap- ping angle γ, is defined. Secondly, seven possible short-circuit current paths induced by different γ values are identified, and the corresponding engineering short-circuit current calculation methods for both AC and DC sides are proposed. And then, the influences of impedance distribution factor κ and equivalent short-circuit resistance Rsc on short-circuit currents are elaborated the proposed analysis methods. Finally, case study is used to verify the effectiveness of
文摘直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于含桥臂阻尼的HBMMC(half bridge sub-module modular multilevel converter)-HVDC系统建立了一套完整的直流双极短路故障机理分析的解析模型,分别对换流器闭锁前,换流器闭锁后和交流断路器断开后3个阶段的故障机理进行了详细分析,并给出了每个阶段对应的桥臂电流解析表达式。通过此解析模型,可快速准确地计算直流双极短路故障发生后的故障电流及故障衰减时间,为其工程应用提供理论依据。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过仿真验证了该解析模型的可行性与准确性。
文摘双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着重要意义。首先分析了直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)未动作时换流站短路电流的产生机理,并提出了风电场侧与电网侧交、直流短路电流的计算方法。其次,研究了计及DCCB控制作用下换流站交、直流侧暂态电压、电流特性,并考虑了风电场运行工况和限流电抗参数对其暂态特性的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态模型,通过仿真分析了双极短路故障下有无DCCB控制时换流站的暂态电压、电流特性。研究表明:所提短路电流计算方法具有良好的精度,且DCCB动作后风电场侧交、直流电压恢复速率与其输出有功功率呈正相关关系。该研究工作可为系统的电气设计、断路器选型提供理论依据,也可为系统故障恢复阶段控制方案的制定奠定基础。
文摘柔性直流配电系统发生极间短路故障后,系统短路电流大,对系统安全稳定运行产生威胁,同时考虑到电力电子器件的耐受能力,换流器将会闭锁,导致故障信息量减少,对保护方案的速动性和可靠性提出了很高的要求。针对此问题,文章首先分析了直流线路极间短路故障电流特性,然后揭示了故障时区内外故障电流曲线的积分差异,最后提出基于线路故障电流积分比的极间短路选线方案。在实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)上搭建基于模块化多电平换流器的直流配电网仿真模型,验证了所述方案的有效性与适用性,具有较好的耐受过渡电阻和抗噪能力。
