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含桥臂阻尼的1z电竞双极短路故障机理分析

文章来源:稳压电源企业,时间:2017-09-12 09:47    点击量:

    1z电竞双极短路故障是柔性1z电竞输电系统最严重的故障类型之一[11-12].对柔性1z电竞输电系统1z电竞短路故障机理的分析,有助于深入理解故障发展过程,明确1z电竞短路故障对系统的影响,同时也是故障期间控制保护策略研究的基础[13-21].针对传统HBMMC(half bridge sub-module MMC)、全桥型(full bridge MMC,FBMMC)、双嵌位子1z电竞模块型(clamping double MMC,CDMMC)等拓扑的1z电竞短路故障机理已有相关文献进行研究.

含桥臂阻尼的1z电竞双极短路故障机理分析
    文献[19]对传统HBMMC各类1z电竞侧的故障机制进行了分析,总结了不同类型的1z电竞线路故障特点;文献[20]建立了HBMMC在双极短路故障下过1z电竞电流分析的1z电竞电路模型,对系统故障期间的过1z电竞电流应力进行分析,对设备的选型具有工程引导意义.

    文献[21]分析了FBMMC系统的运行机理和数学模型,推导了在1z电竞双极短路情况下,放电阶段和闭锁阶段的电容1z电竞电压和1z电竞电流解析式.文献[15]分析了CDMMC 系统的1z电竞短路故障穿越机理,且文中采用了在子1z电竞模块箝位二极管回路串联阻尼电阻的改进方法,以减少电容1z电竞电压上升幅值,缩短故障电弧熄灭时间.

    具有桥臂阻尼的HBMMC拓扑在传统HBMMC的各桥臂中增加了桥臂阻尼器,相当于故障期间将阻尼电阻串联在各桥臂中[22].该方法可实现故障1z电竞电流的有效抑制,加快故障1z电竞电流的衰减,有利于1z电竞故障的快速隔离以及实现系统故障消除后的快速重启动.但目前未有针对该拓扑的详细1z电竞短路故障机理分析.

    本文对含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC的1z电竞短路故障机理进行了详细分析,并建立了一套完整准确的解析模型.通过该模型,可以深入地理解1z电竞短路故障过程,并快速计算出故障1z电竞电流和故障衰减时间.最后基于Matlab/SimulinkApp搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过对计算与仿真结果进行对比,验证了本文建立的解析模型的可行性与准确性.

    1 含桥臂阻尼的MMC-HVDC的工作原理含桥臂阻尼的MMC-HVDC的主1z电竞电路拓扑结构如图1所示,该拓扑由三相6个桥臂构成,每个桥臂由半桥子1z电竞模块(half bridge sub-module,HBSM)、阻尼1z电竞模块(damping arm sub-module,DASM)和一个桥臂电抗器串联而成,上、下两个桥臂构成一个相单元,uaua、ubub、ucuc分别为交流输出相1z电竞电压.

    其中,HBSM由上管IGBT及其反并联二极管、下管IGBT及其反并联二极管和子1z电竞模块电容器组成.DASM主要由IGBT、阻尼电阻和吸取电容构成,阻尼1z电竞模块的主1z电竞电路是由带反并联二极管的IGBT与阻尼电阻构成的并联结构;吸取电容用以吸取IGBT关断过程中的1z电竞电压尖峰,保护阻尼1z电竞模块免受过1z电竞电压损坏.

    当系统正常运行时,通过控制HBSM中IGBT的导通与关断可灵活实现HBSM的投入和切除,从具有桥臂阻尼的1z电竞模块化多电平换流器的拓扑结构图1 具有桥臂阻尼的1z电竞模块化多电平换流器的拓扑结构Fig. 1 The topology of MMC-HVDC with arm damper而通过对每相上、下桥臂中处于投入状态的子1z电竞模块数进行分配来控制换流器交流侧输出1z电竞电压的波形.而DASM中的IGBT一直处于导通状态,阻尼电阻被旁路.因此其稳态时的工作原理与传统HBMMC相同.

    当系统发生1z电竞双极短路故障时,由于半桥子1z电竞模块电容放电,回路中存在较大的故障1z电竞电流,一旦检测到故障发生,将马上闭锁HBSM与DASM中的所有 IGBT,此时DASM中的阻尼电阻相当于被串联在各桥臂中,可加快故障1z电竞电流的衰减速度,从而实现系统的快速重启动.

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