计及主动冗余的海上直流风电机组并网混合MMC损耗建模与分析

作者：李辉; 谢翔杰^*; 吴优; Alasdair McDonald; 杨微

来源：高电压技术, 2021, 47(08): 2655-2668.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20200715

• 海上直流风电机组
• 模块化多电平变流器
• 主动冗余
• 混合子模块
• 损耗计算

针对仿真计算法难以在设计初期快速评估混合模块化多电平变流器(hybrid modular multilevel converter,HMMC)损耗,而现有解析模型主要针对单一结构子模块(submodule,SM)组成的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)且未考虑主动冗余对损耗影响的问题,提出了一种计及主动冗余的损耗解析模型。首先,考虑固定电平(fixed level,FL)与电压均分(voltage sharing,VS)2种主动冗余模式,分析半桥与全桥SM的调制策略;然后根据SM功率器件的导通与开关状态,建立不同冗余模式下HMMC损耗的解析模型;最后,以10 MW、10 kV的海上直流风电机组HMMC为例,通过仿真验证所提损耗模型的有效性,并分析比较不同冗余模式及SM结构对HMMC损耗的影响。结果表明:额定风速下,HMMC总损耗随冗余半桥SM(half-bridge SM,HBSM)或全桥SM(full-bridge SM,FBSM)的增加基本呈线性关系;相比FL模式,VS模式下总损耗随冗余HBSM变化较小,但受冗余FBSM影响较大。研究可为海上直流风电机组并网MMC的损耗计算提供理论依据。

• 单位
  输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 重庆大学