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基于MMC柔性直流输电系统性能的分析
作者：陈海燕康美金张颜真来源：《科技创新与应用》2015年第20期
摘要：阐述基于模块化多电平换流器（MMC）的柔性直流输电系统的基本原理以及各种控制模式，分别讨论了采用不同方式控制时静止无功补偿器（STATCOM）和高压直流输电（HVDC）两种运行模式下柔性直流系统的性能。表明柔性直流输电在传输有功功率的同时，也可维持交流系统电压稳定以及电网稳定，并且具有长时间稳定运行的能力。
关键词：柔性直流输电；模块化多电平换流器；静止无功补偿器；高压直流输电
1概述
IGBT元件这一可自关断器件作为柔性直流输电系统的核心器件，比传统直流输电，可以独立控制换流站有功功率和无功功率的流向；并且柔性直流输电（FlexibleDCtra
smissio
）系统可以向无源负荷供电，不需要交流系统提供换相容量；同时，柔性直流输电（FlexibleDCtra
smissio
）系统换流站的输出电压谐波量较小，其换流阀的开关频率相对较高。因此，柔性直流输电技术具有很高的应用价值，领域包括在城市电网供电、孤岛供电以及分布式能源并网等方面。
特别是具有可关断能力的新型半导体器件的出现，譬如IGBT、GTO等，并伴随着时代发展以及现代电力电子技术的进步，应用于HVDC中的这些新型全控型器件取代传统半控型晶闸管，大大促进了HVDC这一输电技术在历史上重大变革。全控型功率器件的发展及其性能发展进步，基于VSC换流技术的高压直流输电的工程随着不断改善，其应用越来越广泛。观其实际工程运行和技术特点方面来看，非常适合应用于光伏、风力等可再生分布式能源发电的并网、地区城市电网及孤岛的供电、以及交流异步电网互联等等相关领域上。
文章先简要地介绍柔性直流输电的基本原理，柔性直流输电系统基于MMC的各种控制模式，然后介绍采用定无功功率、定直流电压、定有功功率、定交流电压等各种控制方式，STATCOM和HVDC两种运行模式下，输送不同功率时柔性直流输电系统的性能。表明在传输有功功率的同时，还可以维持交流系统电压稳定，柔性直流输电具有长时间稳定运行的能力，对维持电网稳定运行具有重要的意义。
2FlexibleDCtra
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基本原理
假设忽略系统的谐波分量，并且假设换流电抗器是无损耗时，柔性直流输电（FlexibleDCtra
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）系统结构示意图如图1所示，换流阀和交流电网之间传输的有功功率P和无功功率Q分别如公式（1）和公式（2）所述。
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图1柔性直流输电系统结构示意图
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