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基于动态调节的MMC故障子模块替换策略 荣飞，陈盼庆，黄守道 （国家电能变换与控制工程技术研究中心 长沙市410082） 摘 要：模块化多电平换流器(MMC)的子模块故障是影响其正常运行的最常见的因素之一，如何将冗余子模块投入系统替换故障模块使 系统恢复正常运行是 MMC 工程应用亟待解决的问题，为此本文提出一种基于动态调节的冗余子模块投入策略。文章首先分析了电压排序 控制方法，然后详细说明了替换模块投入策略。替换模块投入初期，其端口电压低于参考电压值，在其投入充电过程中，会造成 MMC 直 流侧电压不足，为此，本文利用冗余子模块进行电压补偿；同时为了避免替换模块充电而在直流侧产生较大的有功电流冲击，在每个控制 周期内对其导通时间进行了限幅控制。仿真与实验表明，该控制方式能极大地抑制冗余模块投入带来的交流输出侧电压电流波动，并有效 抑制直流侧有功电流的冲击。 关键词：模块化多电平换流器，电压排序控制，冗余子模块投入策略 1 引言 投入与切除状态[11] 。 [1] 模块化多电平换流器（MMC ） ，具有电压应力低、 结构简单，电压等级高等优点[2-4] ，被广泛应用于世界各 P SM1 SM1 SM1 国的柔性直流输电工程。MMC 每相桥臂由大量子模块级 SM2 SM2 SM2 U 联而成，若某个子模块发生故障，将会影响整个系统的正 dc 常运行，甚至使得系统无法正常工作。 2 SMn SMn SMn L L L 文献[5,6]用热备用子模块代替故障子模块，然后将冷 A B 备用子模块投入系统转换为热备用的控制策略，以此保证 C 系统运行的连续性；文献[7] 以最小二乘法为计算方法， L L L T1 系统的可靠性作为目标，得到每相桥臂冗余子模块个数的 Udc SM1 SM1 SM1 2 SM2 SM2 SM2 T2 配置计算方法并进行验证；文献[8]提出动态冗余度和子 模块利用率概率，并作为调节指标来计算每相桥臂的冗余 SMn SMn SMn SM 子模块数。 N 当系统中的子模块发生永久性故障而被旁路退出系 图1MMC的拓扑结构和子模块 统，需要将热备用的子模块投入系统，为了保证系统运行 电压排序控制策略思路清晰，而且实现简便，动态 的连续性，需要将原本的冷备用模块转化为热备用模块。 相应较快，是一种比较常用的控制方式[12]，其控制思想 如果配置大量的热备用模块，系统维护费用将会失去其经 与最近电平逼近控制方式类似，本文使用该控制方式进 济