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

王琛; 谭开东; 王毅; 郭汉臣; 陶建业

doi:10.7500/AEPS20200406001

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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

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 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
- Topology of MMC Oblique-connection Full-bridge Sub-module with Capability of DC Fault Clearing and Voltage Self-balancing
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第24期页码：151-160
- 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：
  
  王琛(1992—)，男，硕士，主要研究方向：新能源发电与电力系统、直流电网控制技术等。E-mail：wangchen1992ncepu@163.com
  谭开东(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流输电技术。E-mail：tankd@ncepu.cn
  王毅(1977—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：柔性直流输电技术、电力电子技术在电力系统中的应用等。E-mail：yi.wang@ncepu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904104)
- DOI：10.7500/AEPS20200406001
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-04-06，
  
  修回日期：2020-07-29，
  
  网络出版日期：2020-09-10，
  
  纸质出版日期：2020-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
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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