適用于直流配網(wǎng)的故障自清除型電力電子變壓器

林林，黃梅，楊波，馮鑫振，王沁洋，鄧凱

(1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226000； 2.中國電力科學(xué)研究院有限公司，南京 210003； 3.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，南京 211106)

0 引 言

近年來，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源滲透率不斷提高，LED照明、充電樁、變頻設(shè)備、以及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下各類通訊設(shè)施、數(shù)據(jù)中心等直流負(fù)荷的不斷增多，傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)在轉(zhuǎn)換效率、電能質(zhì)量、供電可靠性等方面面臨考驗(yàn)愈發(fā)嚴(yán)峻[1-2]。直流配電系統(tǒng)相對于交流配網(wǎng)優(yōu)勢明顯：輸電線路建設(shè)成本少、絕緣強(qiáng)度要求低、輸電損耗小、供電可靠性高，且不會(huì)受到頻率、無功等因素影響，引起了國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的廣泛關(guān)注，從經(jīng)濟(jì)性分析、控制方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、保護(hù)策略等多方面展開研究[3]。

基于電力電子變壓器(Power Electronics Transformer, PET)實(shí)現(xiàn)中壓交流至低壓直流轉(zhuǎn)換的直流配電結(jié)構(gòu)是目前研究熱點(diǎn)方案[4]，采用模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter, MMC)接入中壓交流以獲取中壓直流，利用高頻隔離式DC-DC變換器以輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(Input Series Out Parallel, ISOP)形式轉(zhuǎn)為低壓直流，該結(jié)構(gòu)既可實(shí)現(xiàn)電壓變換和電氣隔離，又具有控制靈活、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[5-6]。然而，該方案電路拓?fù)渲写嬖诖罅績?chǔ)能電容及續(xù)流二極管，直流側(cè)發(fā)生短路故障后會(huì)引起電容放電及交流側(cè)短路，產(chǎn)生較大故障電流而損壞器件，因此直流故障后保護(hù)措施是亟需解決的難點(diǎn)之一，目前采取方案有改進(jìn)換流器結(jié)構(gòu)、跳交流側(cè)進(jìn)線斷路器、故障限流、增加直流斷路器等[7]。

對前級(jí)MMC子模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，利用儲(chǔ)能電容提供反電動(dòng)勢關(guān)斷二極管、從而阻斷故障電流以實(shí)現(xiàn)故障自隔離是目前研究熱點(diǎn)之一。全橋型子模塊[8]、自阻型子模塊[9]增加了器件數(shù)量卻未提高模塊輸出電平數(shù)，加大系統(tǒng)控制復(fù)雜度、降低了經(jīng)濟(jì)性。反向串聯(lián)雙子模塊結(jié)構(gòu)[10]儲(chǔ)能電容在穩(wěn)態(tài)工作情況下工作電壓不一致，影響了器件選型，且故障下僅單個(gè)電容參與自阻斷導(dǎo)致阻斷能力減弱。二極管箝位型子模塊[11]單位電平所需器件數(shù)量減少了，但同樣存在阻斷能力降低問題。類半橋-半橋混合型子模塊[12]控制復(fù)雜度降低且阻斷能力得以保證，但器件數(shù)量的增加提高了制造成本。

后級(jí)采用雙向全橋直流變換器(Dual Active Bridge, DAB)以ISOP形式構(gòu)成的隔離式DC-DC拓?fù)?，每個(gè)換流器輸入并聯(lián)儲(chǔ)能電容[13]。當(dāng)中壓直流母線發(fā)生短路故障時(shí)，ISOP變換器需借助直流開關(guān)切斷電容放電通路[13-14]。文獻(xiàn)[15]將開關(guān)電容與DAB模塊組合可實(shí)現(xiàn)故障隔離，但功率無法雙向流動(dòng)。文獻(xiàn)[16]提出了一種新型結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器拓?fù)?，單個(gè)換流器由半橋并電容功率單元和隔離式全橋DC-DC變換器構(gòu)成，具有故障隔離、雙向功率流動(dòng)等特點(diǎn)，但開關(guān)器件數(shù)量的增加降低了系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)[17]提出對PET輸入側(cè)采用間接串接方式以實(shí)現(xiàn)故障自隔離，保證中壓側(cè)短路故障后PET電容無法形成放電通路，但輸入電容電壓應(yīng)力顯著增加，且DAB變換器數(shù)量變化直接影響輸入直流電流脈動(dòng)。

綜上所述，文中首先對MMC子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)故障電流自阻斷，且未增加器件數(shù)量及儲(chǔ)能電容電壓應(yīng)力。隨后，對ISOP DC-DC變換器拓?fù)渎?lián)結(jié)方式進(jìn)行優(yōu)化，提出并詳細(xì)介紹了輸入側(cè)混合串聯(lián)方式，既可實(shí)現(xiàn)中、低壓側(cè)故障隔離，又能有效降低換流器輸入電容電壓應(yīng)力及電感電流脈動(dòng)，且可以縮短故障恢復(fù)后系統(tǒng)重啟時(shí)間。最后，通過Simulink軟件建立仿真模型，仿真結(jié)果驗(yàn)證了新型拓?fù)涞挠行约袄碚摲治龅恼_性。

1 低壓直流配網(wǎng)結(jié)構(gòu)

雙母線結(jié)構(gòu)直流配電系統(tǒng)將直流電壓拆分為正負(fù)極實(shí)現(xiàn)母線對地壓差降低一半，并可根據(jù)負(fù)荷設(shè)備需求由不同母線提供供電電壓。文中所述的基于PET的直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，中壓側(cè)交流轉(zhuǎn)中壓直流采用MMC結(jié)構(gòu)，中壓直流轉(zhuǎn)低壓直流采用DAB以輸入ISOP形式構(gòu)成的隔離式DC-DC拓?fù)?；低壓?cè)采用雙母線結(jié)構(gòu)，為照明、直流電機(jī)等直流負(fù)荷直接供電，通信設(shè)備、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、光伏等負(fù)荷可通過隔離式DC-DC變換器接入母線，交流負(fù)荷、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等通過DC-AC逆變器接入母線。

直流配網(wǎng)直流側(cè)包括中壓直流和低壓直流兩個(gè)等級(jí)，故障類型可分為單極短路、雙極短路、單元件故障等幾種。單極短路故障影響范圍較小，不會(huì)出現(xiàn)接地電流，僅出現(xiàn)直流母線電壓偏置、兩極電壓差保持不變。而雙極短路故障則是較為嚴(yán)重短路故障，會(huì)引起快速放電[18-19]。因此，本文主要分析MMC-ISOP型PET工作原理，及中壓直流雙極短路后PET利用自身特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)故障隔離技術(shù)。

2 故障自清除型MMC換流器

2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理

中壓側(cè)直流母線發(fā)生雙極短路故障后，半橋型子模塊由于反并聯(lián)二極管的存在，交流母線經(jīng)橋臂電抗器和反并聯(lián)二極管會(huì)與直流側(cè)故障點(diǎn)構(gòu)成三相短路故障[8]，因此對常規(guī)半橋子模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用二極管反向阻斷故障電流是有效解決方法之一。文中提出的阻斷型MMC子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示，由四個(gè)全控器件S1-S4、兩個(gè)儲(chǔ)能電容C1、C2、四個(gè)二極管D1-D4組成，器件數(shù)量與兩個(gè)半橋結(jié)構(gòu)子模塊保持一致。正常運(yùn)行時(shí)存在2UC、UC、0、-UC四種狀態(tài)，多于兩半橋子模塊串聯(lián)后的電壓輸出，且兩個(gè)電容電壓均為UC，iSM為流入模塊電流，并設(shè)定箭頭方向?yàn)檎较?。具體開關(guān)狀態(tài)如表1所示，其中0表示開關(guān)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，1表示開關(guān)器件處于開通狀態(tài)。

圖2 自阻斷型子模塊結(jié)構(gòu)示意圖

表1 子模塊工作狀態(tài)

模態(tài)1：此時(shí)iSM>0，當(dāng) S2導(dǎo)通時(shí)，電流通過S2本體和二極管D3形成回路；由于二極管D1和D4的反向阻斷作用，電容C1和C2無法充電或放電，模塊處于移除狀態(tài)，模塊輸出電壓為0；

模態(tài)2：此時(shí)iSM>0，電容C1和C2通過二極管D1和D3進(jìn)行充電，模塊輸出電壓為2UC；

模態(tài)3：此時(shí)iSM>0，S2和S4導(dǎo)通，則電容C2通過S2和S4進(jìn)行放電，電容C1由于二極管D1和D4的反向阻斷作用而無法充放電，模塊輸出電壓為-UC；

模態(tài)4：此時(shí)iSM>0，S4導(dǎo)通，則電容C1通過二極管D1和S4本體進(jìn)行充電，電容C2由于二極管D3的反向阻斷作用而無法充放電，模塊輸出電壓為UC；

模態(tài)5：此時(shí)iSM<0，電流通過S3本體和二極管D2形成回路，電容C1和C2無法充電或放電，模塊處于移除狀態(tài)，模塊輸出電壓為0；

模態(tài)6：此時(shí)iSM<0，S1和S3導(dǎo)通，則電容C1和C2經(jīng)過S1和S3進(jìn)行放電，模塊輸出電壓為2UC。

表2所示為三種阻斷型子模塊拓?fù)浔容^分析，對比文獻(xiàn)[10]提出的反串聯(lián)型拓?fù)?，輸出相同電平、器件?shù)量一致的情況下，本文拓?fù)湓谧幽K電容電壓應(yīng)力、參與故障阻斷電容數(shù)量方面存在優(yōu)勢。

表2 多種 SM 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)的比較

對比文獻(xiàn)[12]提出的類半橋-半橋混合型拓?fù)?，在子模塊電容電壓應(yīng)力、參與故障阻斷電容數(shù)量一致的情況下，本文拓?fù)湓谳敵鲭娖綌?shù)量、器件數(shù)量方面存在優(yōu)勢，可以降低系統(tǒng)損耗，保證經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

2.2 雙極短路故障自阻斷原理

直流配網(wǎng)中壓直流雙極短路故障影響區(qū)域包括MMC換流器及ISOP換流器區(qū)域，具體影響范圍及結(jié)構(gòu)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系較大。針對MMC換流器，雙極短路時(shí)故障過程可分為兩部分，即未閉鎖時(shí)儲(chǔ)能電容短路放電階段、閉鎖后充電階段。

保護(hù)未動(dòng)作前，換流器未收到閉鎖信號(hào)，仍處于工作狀態(tài)。在此階段，MMC型換流器各子模塊工作模態(tài)等由輸入交流電壓決定，共投入N個(gè)電容。在直流側(cè)雙極短路瞬間，故障狀態(tài)下工作示意圖及其簡化圖如圖3所示，MMC模塊上下橋臂中投入子模塊儲(chǔ)能電容、開關(guān)器件、相間交流電壓、橋臂電抗器串聯(lián)并形成放電回路。

圖3 未閉鎖階段極間短路故障示意圖

由文獻(xiàn)[20]可知，該過程中放電電流計(jì)算公式為：

(1)

式中iC為放電電流；UDC為中壓側(cè)母線電壓；C為子模塊電容值；L為橋臂電抗值；I0為穩(wěn)態(tài)工作情況下中壓側(cè)直流電流值。從式(1)中可以看出，故障電流受電容電壓、橋臂電抗、故障前電流、放電時(shí)間等多個(gè)因素影響，且是二階欠阻尼振蕩過程、會(huì)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)到達(dá)最大值。因此，保護(hù)應(yīng)有足夠靈敏性以確保在第一階段故障電流值較低情況下閉鎖，避免故障電流損壞開關(guān)器件。

當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后，MMC換流器收到閉鎖信號(hào)并進(jìn)入電容充電階段，如圖4(a)所示。

圖4 閉鎖階段電容充電示意圖

交流相間通過MMC子模塊二極管D2和D4、電容C1和C2、橋臂電抗器L形成充電通路，簡化電路如圖4(b)所示。此階段上下橋臂共2N個(gè)子模塊串聯(lián)，只要滿足電容電壓之和大于線電壓峰值UAB與電感電壓UL之和即可阻斷二極管導(dǎo)通，即：

(2)

由于在第一階段N個(gè)投入子模塊參與放電、但儲(chǔ)能電容殘存部分電壓US,N個(gè)非投入子模塊電容未參與放電、電容電壓保持為UC。由圖4可知，充電期間子模塊所有2N個(gè)儲(chǔ)能電容均參與，因此存在初始充電電壓UCS為：

UCS=N(UC+US)

(3)

若初始電壓值UCS較高則充電較快結(jié)束，充電完成后利用反壓阻斷二極管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)故障隔離。充電時(shí)間較反串聯(lián)型[10]、二極管鉗位型[11]拓?fù)銷個(gè)儲(chǔ)能電容參與將減小，故障電流阻斷能力相對得到提升。

3 混合串接型ISOP變換器

3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作原理

將多個(gè)DAB變換器通過ISOP形式連結(jié)既可實(shí)現(xiàn)中壓直流轉(zhuǎn)化為低壓直流，又起到中、低壓側(cè)電氣隔離作用。常規(guī)DAB變換器間接串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)故障隔離效果，且無需增加額外開關(guān)器件數(shù)量。由文獻(xiàn)[14]可知，當(dāng)DAB變換器間接串聯(lián)且采用50%固定占空比移相控制時(shí)，單個(gè)變換器輸入電容電壓UCN為：

(4)

式中UDC為中壓側(cè)直流電壓；n為DAB換流器數(shù)量，由此可知采用常規(guī)DAB變換器間接串聯(lián)拓?fù)涞妮斎雮?cè)電容電壓應(yīng)力是直接串聯(lián)拓?fù)銬AB換流器的2倍，會(huì)影響器件選型、增加系統(tǒng)成本和損耗。針對此，本文提出采用混合式串聯(lián)拓?fù)?，在不額外增加開關(guān)器件前提下，即可以有效降低電容電壓應(yīng)力，又不影響PET可靠性和故障穿越能力，如圖5所示。

圖5 混合串聯(lián)型ISOP拓?fù)?/p>

在圖5中，間接串接型和直接串接型DAB變換器數(shù)量分別為n1和n2，則輸入電容電壓UCN、UCT與中壓側(cè)直流電壓UDC之間存在的關(guān)系如式(5)所示：

(5)

為保證DAB換流器各模塊輸入電容電壓一致，即UCN=UCT=UCL，則可得出兩種串接形式模塊數(shù)量、電容電壓等數(shù)學(xué)關(guān)系：

(6)

由于采用混合串接方式，n1和n2均大于零，即n1+2n2>n，因此可以有效降低單個(gè)換流器輸入側(cè)電壓應(yīng)力。由文獻(xiàn)[17]可知，間接串接方式下采用交錯(cuò)移相控制方式時(shí)，ISOP換流器輸入側(cè)電感電流IL最大脈動(dòng)為：

(7)

式中T為單位周期；m為特定周期內(nèi)投入模塊數(shù)量。當(dāng)間接串接換流器數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，采用移相控制方式后m=0.5n，此時(shí)換流器輸入側(cè)電感電流紋波為零；但間接串聯(lián)模塊數(shù)量為奇數(shù)時(shí)電感兩端存在電壓會(huì)引起電流脈動(dòng)。采用混合串接方式后，直接串聯(lián)形式DAB模塊n2的輸入電容時(shí)刻投入，間接串聯(lián)模塊n1投入數(shù)量時(shí)刻變化，此時(shí)ISOP換流器輸入側(cè)電感電流IL最大脈動(dòng)為：

(8)

對比式(7)和式(8)所示電感電流脈動(dòng)值，混合串接型拓?fù)潆娏髅}動(dòng)顯著低于間接串接型，且可靈活配置常規(guī)串聯(lián)模塊數(shù)量以保證間接串聯(lián)為偶數(shù)，理論上保持電感電流為零，提高系統(tǒng)可靠性。

3.2 故障隔離工作原理

當(dāng)中壓側(cè)直流發(fā)生雙極短路，同樣存在未閉鎖時(shí)儲(chǔ)能電容短路放電階段、閉鎖后故障隔離階段，如圖6所示。未閉鎖階段，開關(guān)電容型DAB換流器的開關(guān)器件SC1、間接串聯(lián)DAB投入模塊的開關(guān)器件S1處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸入側(cè)儲(chǔ)能電容可通過開關(guān)器件本體形成串聯(lián)回路向故障點(diǎn)釋放能量。

圖6 雙極短路時(shí)DAB模塊工作示意圖

當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后閉鎖換流器所有開關(guān)器件，由于反并聯(lián)二極管的阻斷作用，各變換器模塊輸入側(cè)儲(chǔ)能電容無法形成放電通路，實(shí)現(xiàn)故障隔離。相對于常規(guī)直接串聯(lián)型ISOP變換器，混合串聯(lián)型拓?fù)淇焖匍]鎖將在輸入側(cè)儲(chǔ)能電容上殘存電壓，可縮短故障消除后系統(tǒng)重啟時(shí)間。

4 仿真分析

為驗(yàn)證前述變換器拓?fù)涔ぷ髟矸治鰷?zhǔn)確性，利用MATLAB仿真軟件搭建圖1所示的MMC-ISOP直流配電網(wǎng)模型，為簡化分析，低壓側(cè)負(fù)載采用純電阻負(fù)載，系統(tǒng)仿真參數(shù)詳見表3。

表3 系統(tǒng)仿真參數(shù)表

圖7所示為穩(wěn)態(tài)情況下MMC換流器及混合串接型ISOP變換器拓?fù)浞抡娌ㄐ螆D，其中直接串聯(lián)開關(guān)電容型DAB變換器數(shù)量為7個(gè)，間接串聯(lián)型數(shù)量為2個(gè)。在圖7(a)中，MMC換流器約0.5 s后進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，中壓側(cè)直流母線極間電壓穩(wěn)定在20 kV，輸入交流相電流峰值為25 A，阻斷型MMC子模塊電容電壓均穩(wěn)定在5 kV，為中壓直流母線電壓的1/4，電容電壓應(yīng)力與全橋型子模塊相同。

在圖7(b)中，ISOP變換器輸出極間直流電壓為750 V，直接串聯(lián)的開關(guān)電容型DAB變換器各模塊輸出電流為50 A；兩個(gè)間接串聯(lián)DAB變換器采用移相控制交錯(cuò)導(dǎo)通，輸出功率為開關(guān)電容型變換器一半，因此各個(gè)模塊輸出電流為25 A，仿真結(jié)果與理論計(jì)算值保持一致。

圖7 穩(wěn)態(tài)情況下?lián)Q流器仿真波形圖

為驗(yàn)證采取混合串聯(lián)方式可有效降低輸入電感電流脈動(dòng)及各模塊輸入側(cè)電容電壓應(yīng)力，對9模塊DAB換流器間接串聯(lián)和混合串接進(jìn)行對比。圖8(a)所示為9個(gè)常規(guī)DAB換流器采用移相控制并間接串接仿真結(jié)果，穩(wěn)態(tài)情況下每個(gè)DAB換流器輸入電壓為4 400 V，電流脈動(dòng)約0.4 A。

圖8(b)所示為7個(gè)開關(guān)電容型DAB和2個(gè)常規(guī)DAB換流器混合串接仿真結(jié)果，穩(wěn)態(tài)情況下每個(gè)DAB換流器輸入電壓為2 500 V，電流脈動(dòng)基本為0，輸入電容電壓應(yīng)力和電感電流脈動(dòng)均明顯低于間接串接方式，仿真結(jié)果驗(yàn)證了前述分析的準(zhǔn)確性。

圖8 穩(wěn)態(tài)情況下ISOP變換器輸入電壓及電流仿真波形圖

圖9所示為中壓側(cè)直流發(fā)生雙極短路故障仿真波形圖，1.5 s時(shí)故障發(fā)生，200 μs后保護(hù)動(dòng)作閉鎖MMC換流器及ISOP變換器，200 ms后故障消失，換流器重新啟動(dòng)。在圖9(a)中，故障發(fā)生后中壓側(cè)直流母線極間電壓從20 kV瞬時(shí)變?yōu)榱?，由于保護(hù)快速響應(yīng)而閉鎖MMC換流，第一階段子模塊電容放電時(shí)間短且未發(fā)生大幅跌落仍保持5 kV左右。閉鎖后進(jìn)入第二階段，由于4個(gè)串聯(lián)電容電壓之和約為20 kV，高于交流電壓峰值形成反壓，反向電壓阻斷二極管而阻斷故障電流通路。

在圖9(b)中，保護(hù)動(dòng)作后ISOP變換器閉鎖開關(guān)信號(hào)，由于二極管反向阻斷實(shí)現(xiàn)中壓側(cè)直流母線故障與電壓側(cè)輸出隔離。因儲(chǔ)能電容的存在而使得輸出低壓直流母線電壓、各個(gè)DAB模塊輸出電流逐漸跌落至0，故障消除后ISOP換流器重新恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

圖9 中壓側(cè)雙極短路故障情況下仿真波形圖

圖10所示為不同保護(hù)動(dòng)作時(shí)間下MMC換流器及ISOP換流器響應(yīng)仿真波形圖。圖10(a)所示為500 μs后保護(hù)動(dòng)作仿真波形圖，閉鎖前投入的MMC子模塊電容電壓跌落值約200 V，中壓側(cè)直流電流沖擊約150 A。閉鎖后電容電壓保持不變，反壓阻斷二極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)故障隔離，中壓側(cè)直流電流降為0。由于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長，開關(guān)電容DAB模塊輸入電容放電后電壓跌落約2 000 V，間接串聯(lián)DAB模塊由于交替投入運(yùn)行而電壓跌落至約1 000 V，閉鎖后二極管阻斷電容放電通路而隔離故障，電容電壓保持不變。故障消除后恢復(fù)解鎖運(yùn)行，ISOP換流器約250 ms重新進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。

圖10(b)所示為故障發(fā)生200 μs后保護(hù)動(dòng)作仿真波形圖，閉鎖前投入的MMC子模塊電容電壓跌落值約為10 V，中壓側(cè)直流電流沖擊約40 A，閉鎖后電容反壓阻斷二極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)故障隔離，直流電流降為0。開關(guān)電容DAB模塊輸入電容在閉鎖前形成串聯(lián)放電通路，電壓跌落約400 V，間接串聯(lián)DAB模塊由于交替投入運(yùn)行而電壓跌落至約200 V，閉鎖后由于二極管阻斷作用電容電壓保持不變。故障消除后ISOP變換器恢復(fù)解鎖運(yùn)行，約150 ms重新進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)。

圖10 MMC換流器及ISOP換流器動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真波形

對比兩圖中可以看出保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越短，中壓側(cè)輸入直流電流沖擊越小，MMC子模塊及DAB換流器儲(chǔ)能電容電壓下降幅度越小。故障消失后，由于DAB換流器模塊輸入電容存在初始電壓而減小系統(tǒng)重啟時(shí)間，且初始電壓值越高啟動(dòng)時(shí)間越短，與前述分析一致。

5 結(jié)束語

文章針對MMC-ISOP型直流配網(wǎng)雙極短路后故障電流隔離特點(diǎn)，提出了一種自阻斷型MMC子模塊拓?fù)?，并介紹了混合串聯(lián)型ISOP變換器拓?fù)?，利用Simulink仿真分析和驗(yàn)證，形成結(jié)論如下：

(1)自阻斷型MMC子模塊拓?fù)湮刺岣吖β势骷?shù)量及儲(chǔ)能電容耐壓水平，未減少輸出電平狀態(tài)，且直流母線極間故障后全部儲(chǔ)能電容參與故障清除，保證換流器故障自阻斷能力；

(2)混合串聯(lián)型ISOP變換器拓?fù)?，具有電容電壓?yīng)力低、電流脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，可阻斷電容放電、實(shí)現(xiàn)故障自隔離，有利于縮短故障清除后換流器重啟時(shí)間。