MMC子模块故障后线电压恢复容错控制策略

夏长江， 韩民晓， 耿治， 寇龙泽

(1. 华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；2. 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司)，北京 102209)

0 引言

模块化多电平换流器(modular multilevel con verter,MMC)应用广泛。提升MMC运行可靠性与稳定性，有利于电能稳定、高质量地汇集、传输与分配[1—4]。子模块(sub-module,SM)故障是MMC的常见故障，为避免SM故障导致MMC退出运行，通常采用SM故障容错控制[5—6]。现有容错控制主要分为冗余容错控制和无冗余容错控制2类。冗余容错控制中，通过冗余SM替换故障SM，MMC能够快速恢复至正常运行状态，但设置冗余SM将增加换流器的成本与体积。故当MMC的SM数量较少时，通常不配备或仅配备较少的冗余SM[7]。

当MMC桥臂无冗余SM或冗余SM耗尽(以下简称：无冗余MMC)时，SM故障将导致故障相输出电压能力降低，进而导致MMC输出电压不平衡。为提升无冗余MMC应对SM故障的能力，国内外学者开展了大量的容错控制研究。文献[8]提出的容错策略同时采用三次谐波注入与直流分量注入(direct current component inject,DCCI)控制，通过DCCI将三相电压向非故障桥臂侧平移，提升MMC应对SM故障的能力。然而，若MMC已采用三次谐波注入方法提高传输容量，则不能再用于容错控制[9]。文献[10—15]采用相电压调制波重叠控制，可恢复故障后MMC输出线电压平衡，但将造成相电压波形严重畸变。文献[16—19]采用交流电压中性点转移(neutral point transfer,NT)控制，通过改变MMC输出三相电压相角，确保MMC输出线电压始终平衡。但采用NT控制时，故障相的非故障桥臂SM利用率较低。

针对当前无冗余容错策略存在的问题，文中基于NT与DCCI控制，提出应用于无冗余MMC的SM故障容错控制策略。……