双极短路故障作为最严重的直流系统故障,研究该场景下海上风电模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)并网系统的暂态运行特性对于系统的断路器配置与控制方案设计有着重要意义。首先分析了直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB)未动作时换流站短路电流的产生机理,并提出了风电场侧与电网侧交、直流短路电流的计算方法。其次,研究了计及DCCB控制作用下换流站交、直流侧暂态电压、电流特性,并考虑了风电场运行工况和限流电抗参数对其暂态特性的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态模型,通过仿真分析了双极短路故障下有无DCCB控制时换流站的暂态电压、电流特性。研究表明:所提短路电流计算方法具有良好的精度,且DCCB动作后风电场侧交、直流电压恢复速率与其输出有功功率呈正相关关系。该研究工作可为系统的电气设计、断路器选型提供理论依据,也可为系统故障恢复阶段控制方案的制定奠定基础。
基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电技术广泛应用于海上风电并网工程,并网系统的小干扰稳定性问题一直备受关注。文中围绕MMC零序环流控制器对海上风电MMC-HVDC并网系统稳定性的影响展开研究,首先采用复矢量和谐波状态空间的方法建立MMC闭环频域模型,进而推导出考虑零序环流控制器的MMC单输入单输出阻抗模型,其次建立海上风电与集线网络阻抗模型。基于以上模型探究零序环流控制器对并网系统稳定性的影响规律及作用机理。分析结果表明,海上风电场出力过大时,系统易出现振荡风险;零序环流控制器的投入等效增大了桥臂电阻,增强了系统阻尼,能够有效抑制孤岛控制模式下MMC的阻抗谐振峰值。最后,从增强系统阻尼的角度设计零序环流控制器参数优化方案,通过仿真验证理论的正确性和方案的可行性。
