科创中国

高新技术改造传统产业,高性能、智能化仪器仪表

基于模块化多电平换流器（MMC）的柔性直流输电技术由于其模块化、可拓展等优异特性，已在可再生能源基地功率远距离传输等高压大功率领域获得了工程实践应用，未来在海上风电输送及电网柔性互联等领域有广阔的应用前景。 高压大容量MMC所需级联子模块数以百计，电容器、功率半导体器件和散热设备等需求量大，导致换流站具有体积大、重量重和造价高等弊端，将严重限制其在远海风电经柔直送出等场景的广泛应用。另外，面对架空线路多发的直流短路故障，在工程中MMC需配备直流断路器或装配50%以上的故障限流子模块以提高其抗直流故障扰动能力，附加较大投资的同时对换流器轻型化带来负面影响。 从减少子模块使用量、提升子模块利用率角度对MMC柔直换流器拓扑进行轻型化设计，提出了基于桥臂时分复用思想的紧凑型MMC拓扑，并针对所提紧凑型MMC拓扑设计相应的调控策略及全面的直流故障穿越策略，以优化其运行性能，提高系统运行安全与稳定性。

从提升子模块利用率、降低子模块装配数量角度对MMC型柔直换流器进行轻型化改造，提出具备子模块高利用率的桥臂复用型MMC（AM-MMC）拓扑，子模块数量可减少25%。考虑工程可行性、应用场景、运行效率及稳定性等因素，提出适用于AM-MMC拓扑结构的调控策略，并结合与交互系统的稳定性对控制参数进行设计。针对AM-MMC独特的三桥臂结构，根据装配位置的不同提出多种含故障限流子模块的混合型AM-MMC，并设计相应的闭锁式与无闭锁式故障穿越策略。

河北工业大学（Hebei University of Technology），简称河北工大，坐落于天津市，由河北省人民政府、天津市人民政府与中华人民共和国教育部共建，隶属于河北省，是国家“双一流”建设高校、国家“211工程”重点建设高校，入选国家“中西部高校基础能力建设工程”、教育部“卓越工程师教育培养计划”、河北省“国家一流大学建设”一层次学校、天津市高水平特色大学建设项目、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家级新工科研究与实践项目、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地，CDIO工程教育联盟成员单位。