Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing

Chen WANG; Kaidong TAN; Yi WANG; Hanchen GUO; Jianye TAO

doi:10.7500/AEPS20200406001

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Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 24, Pages: 151-160(2020)
- 作者机构：
  
  1.河北省分布式储能与微网重点实验室（华北电力大学），河北省保定市 071003
  2.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），河北省保定市 071003
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Abstract:
  Renewable energy sources are directly or indirectly connected to the grid through power electronic devices. Their fault currents have limited amplitudes, controlled angles, rich harmonics and strong
- DOI：10.7500/AEPS20200406001
  CLC：
- Received：06 April 2020，
  
  Revised：2020-07-29，
  
  Published Online：10 September 2020，
  
  Published：25 December 2020
- 稿件说明：
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王琛,谭开东,王毅等.具备直流故障清除和自均压能力的MMC移位全桥子模块拓扑[J].电力系统自动化,2020,44(24):151-160.

WANG Chen,TAN Kaidong,WANG Yi,et al.Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(24):151-160.
王琛,谭开东,王毅等.具备直流故障清除和自均压能力的MMC移位全桥子模块拓扑[J].电力系统自动化,2020,44(24):151-160. DOI： 10.7500/AEPS20200406001.

WANG Chen,TAN Kaidong,WANG Yi,et al.Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(24):151-160. DOI： 10.7500/AEPS20200406001.

摘要

模块化多电平换流器（MMC）可通过改进子模块拓扑实现对直流故障电流的清除，但大多数子模块不具备电容电压自均衡能力。在全桥子模块的基础上，推导了一种兼具故障电流自清除能力和模块电容电压自均衡能力的新型子模块：移位全桥子模块（OCFBSM）。该子模块由2个全桥子模块通过移位组合构成，正常工作时根据2个电容的连接关系运行在旁路、串联和并联3种状态，可不依赖于外加均压控制自动实现模块内电容电压均衡。发生直流短路故障时，OCFBSM通过将2个电容反向接入故障回路可自动清除直流故障电流。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了OCFBSM在直流故障电流清除和自均压方面的有效性，且故障闭锁后各子模块电容电压均衡，有利于MMC重启。

Abstract

Modular multilevel converter (MMC) can realize DC fault current clearing by improving the sub-module topology

but most sub-modules do not have the capacitor voltage self-balancing capability. Based on the full-bridge sub-module

a novel sub-module named oblique-connection full-bridge sub-module (OCFBSM) with fault current self-clearing capability and module capacitor voltage self-balancing capability is derived. The OCFBSM is composed of two full-bridge sub-modules by shifting combination. Under normal working conditions

it can operate in bypass

series and parallel states according to the connection relationship of two capacitors

which leads to the voltage balance of module capacitors without additional voltage balancing control. In the case of DC short-circuit fault

the OCFBSM can automatically clear the DC fault current by reversely putting two capacitors into the fault circuit. The effectiveness of the OCFBSM in DC fault current clearing and voltage self-balancing is verified by simulation results based on MATLAB/Simulink. Moreover

capacitor voltages are balanced after the fault blocking of sub-modules

which is conducive to the restart of MMC.

关键词

Keywords

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