模块化多电平换流器自适应故障限流控制策略

樊 强，赵西贝，赵成勇，许建中

（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京市 102206）

0 引言

模块化多电平换流器（modular multilevel converter，MMC）虽无换相失败问题，且具有开关频率低、扩展性强等优点［1-2］，但由于其低惯量、弱阻尼特性，直流故障的清除成为基于MMC的柔性直流（简称柔直）电网工程化应用面临的主要挑战之一［3-5］。

目前柔直工程大多采用半桥MMC，通过在直流线路上配置高压直流断路器（DC circuit breaker，DCCB）来清除故障［6］。DCCB的大体积和高建设成本不利于其工程化应用，因此需要在保证DCCB快速清除直流故障的前提下兼顾其经济性。目前主要有附加电抗器和附加控制两种方案来改善DCCB的经济性。

在附加电抗器方案［7-9］中，通过在故障回路中引入限流电抗器可有效降低断路器的开断电流，但由于限流电抗器本身制造成本高，因此换流器的建设成本和占地面积的改善作用有限。

附加控制方案在节约成本方面和工程化应用方面更具有优势［10-16］。文献［10］提出通过控制方法来增大故障期间故障电流回路等效阻抗，降低故障电流峰值和上升速度，但其在直流电网中的适用性还有待验证。文献［11］提出了故障期间旁路换流器所有子模块的思路，以达到抑制直流侧故障电流的效果，但也存在无法限制故障初期电流的发展和延缓系统恢复等缺点。文献［12-13］提出了基于混合型MMC的附加主动限流控制器，可有效减小故障电流峰值，但其对半桥MMC的有效性有待进一步验证。文献［14］提出了一种具有拓扑结构通用性的紧急限流控制策略，能够降低DCCB的开断电流和耗散能量，但也存在着无法限制初期故障电流上升速度的问题。……