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基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性高压直流输电技术(Voltage Source Converter Based HVDC,VSC-HVDC),克服了两电平、三电平技术面临的开关损耗高、谐波含量大及不适合应用于高压大容量场合的缺点,具有模块化程度高、易扩容、有功和无功功率控制独立、可向无源网络供电、交流输出谐波含量少等优势,成为近年来倍受青睐的输电方式。 MMC作为柔性直流输电系统中的核心设备,其性能直接决定了整个系统的安全可靠运行。因此在MMC投运前需进行运行试验,以检验设备的各项性能是否符合要求。但实际工程中的MMC包含的功率模块数量庞大、电压等级很高且运行损耗高,很难直接将整个换流器作为试验对象进行全电压的运行试验,因此需要研究等效的运行试验方法。阀段由少量的功率模块串联组成,可按比例呈现完整阀的电气性能,将其作为试验对象设计运行试验可以降低电压等级、简化试验电路、减少设备投入并降低损耗,在运行试验电路中等效产生换流器实际运行工况下的电流、电压、机械和热等应力,并根据相关指标对设备的性能进行评价。 研究了运行试验电路结构的设计方法,分析了负载电感、模块电容和阀段级数的设计方法,利用窄脉冲触发的充电策略对被试阀段进行充电,移除了电路中被试侧的充电系统和充电限流电阻,减少了设备数量并降低了充电损耗。 研究了直流电流分量和基频电流分量的控制方法,并提出了一种二倍频电流分量的控制方法,通过注入二倍频参考电压来控制回路中的二倍频电流,从而实现了同时控制运行试验回路中的直流、基频和二倍频电流分量。 本文在运行试验电流开环控制的基础之上提出了两种电流闭环控制策略,其分别基于交、直流电流解耦和PIR数字控制器,采用所述的两种电流闭环控制策略均可使回路电流快速跟踪参考值。 在PSCAD/EMTDC软件环境下搭建了换流阀运行试验的电路模型,对所述的充电策略、二倍频电流控制策略和两种电流闭环控制策略进行了仿真验证。然后在试验平台上应用所述的运行试验控制策略完成了换流阀运行试验的试验内容。