单相接地故障下MMC入网电流耦合机理分析及小信号建模

黄萌， 车江龙， 查晓明， 刘浴霜， 盛举

(武汉大学电气与自动化学院，湖北 武汉 430072)

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相比于两电平、三电平电压源换流器(voltage sour ce converter，VSC)，模块化多电平换流器(mo du lar multilevel converter，MMC)以其模块化设计、谐波含量低和输出电压等级高等优点[1—6]，在高压直流输电领域应用广泛。我国已经投运的上海南汇、广东南澳、浙江舟山等柔性直流输电工程均采用MMC拓扑结构。

MMC系统安全稳定运行是当前的研究热点。当交流侧发生不对称故障，如电压不对称跌落和单相接地故障等时，产生的负序分量会给系统带来一系列负面影响，如输出电压、电流波形畸变等，此时通过引入双序电流控制可很好地改善电流波形质量[7—8]。同时，针对故障引起并网点电压下降的问题，诸多文献提出通过注入无功电流支撑电压的控制策略。文献[9—10]提出根据电压跌落程度和电网阻抗生成无功电流指令值。文献[11—12]通过分析功率与电流的关系，实现电压抬升及电流限幅。

对于不同的交流侧故障，电压不对称跌落下通过相序分离得到的交流侧等效双序回路模型相互独立，而在单相接地故障下，接地阻抗的存在会将各个序网络连接起来，使得各序回路之间相互作用。因此，无功电流的注入还需考虑序网络间的耦合特性，同时交流侧阻抗的改变也会对整个系统的稳定性产生不同影响。

目前常采用小信号建模方法进行系统级稳定性分析，文献[13—14]基于平均开关函数模型建立考虑内部动态行为的MMC系统小信号模型，并进行相应的模态分析。……