北京榮信慧科科技有限公司、中國北方車輛研究所的研究人員張智

、 劉麗楠，在2018年第8期《電氣技術》雜誌上撰文指出

，隨著對直流輸電靈活控製的要求的增加
，大量以模塊化多電平換流器（MMC）拓撲結構換流器的柔性直流輸電工程投入建設及運行。

 

國家“863”計劃項目南方電網南澳多端柔性直流輸電工程雲南魯西背靠背柔性直流輸電工程，其換流器設備都是采用目前較為先進的MMC拓撲結構。而作為換流器起動前的預充電過程也得到了廣泛的研究
，而采用充電電阻的不控充電方式得到了大量柔直工程的青睞。

 

本文研究了MMC換流器起動前的預充電過程，采用PSCAD仿fang真zhen軟ruan件jian，結jie合he某mou國guo外wai柔rou直zhi項xiang目mu工gong程cheng設she計ji參can數shu，搭da建jian了le整zheng體ti的de係xi統tong模mo型xing，根gen據ju不bu控kong充chong電dian的de方fang式shi搭da建jian了le充chong電dian電dian阻zu的de模mo型xing，通tong過guo仿fang真zhen結jie果guo給gei出chu了le起qi動dong電dian阻zu的de選xuan擇ze建jian議yi，並bing闡chan述shu了le通tong過guo仿fang真zhen的de手shou段duan對dui柔rou直zhi項xiang目mu充chong電dian起qi動dong電dian阻zu器qi的de選xuan擇ze的de指zhi導dao意yi義yi。

 

我國近年來，基於電壓源換流器的高壓直流輸電係統（VSC-HVDC），也叫柔性直流輸電係統，得到了迅猛發展。從舟山的多端柔直項目到南澳多端柔直項目，再到雲南魯西背靠背柔直項目、渝鄂柔直項目以及即將開展的張北柔直項目
，不但規模越來越大，電壓等級越來越高，而且傳輸的電力容量也一次次的創世界新高。

 

柔性直流輸電的換流器是采用高壓大功率全控型電力電子器件。這種具有可控通斷能力的器件
，可以使換流器在四象限運行[1]，對大型風電場（尤其海上風電）
、新能源並網，向無源網絡供電[2]，以及不同區域的異步交流電網互聯有著顯著的優勢。

 

早期投運的VSC-HVDC工程多為兩電平和三電平拓撲
，而這兩種拓撲在電壓高需要級聯很多級H橋時，在動態均壓
、抗電磁幹擾以及換流器的設計和布局上存在工程難點。

 

西門子公司為此設計了一種由多個子模塊串聯的模塊化多電平換流器（modular multilevel converter, MMC）。這種結構的換流器可以使全控型功率器件運行在較低的開關頻率
，大大降低了電磁幹擾和損耗；同時采用排序充放電電容的均壓策略，可以輕鬆實現數量龐大的級聯模塊的動態均壓；其模塊化結構，也便於安裝及日後的維護。因此，我國近幾年的柔直工程換流器均采用MMC結構。

 

正是由於MMC的特殊模塊化電力電子結構以及級聯模塊的數量非常龐大，因此MMC型換流器的電路等效模型非常複雜，並且隨級數的增加會導致誤差增大。這樣使用傳統的RC充(chong)電(dian)回(hui)路(lu)計(ji)算(suan)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)及(ji)預(yu)充(chong)電(dian)電(dian)阻(zu)就(jiu)變(bian)的(de)不(bu)準(zhun)確(que)。下(xia)文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)通(tong)過(guo)仿(fang)真(zhen)建(jian)模(mo)手(shou)段(duan)解(jie)決(jue)上(shang)文(wen)的(de)問(wen)題(ti)，對(dui)柔(rou)直(zhi)工(gong)程(cheng)充(chong)電(dian)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)選(xuan)擇(ze)提(ti)出(chu)行(xing)之(zhi)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)。

 

圖1：MMC基本結構

 

總結仿真結果見表2。

 

表2：充電電阻器不同阻值時的特性參考參數

 

結論

 

從表2可以得出以下結論：

1）充電時不同阻值的電阻器端對地的最高電壓相同；

2）阻值越小時充電時間越少；

3）阻值越小時衝擊的能量越大；

4）不同阻值時的吸收能量基本相同。

 

上shang麵mian得de出chu的de結jie論lun其qi實shi是shi顯xian而er易yi見jian的de
，本ben文wen的de研yan究jiu目mu的de不bu是shi為wei了le僅jin僅jin得de出chu上shang述shu的de簡jian單dan結jie論lun，而er是shi想xiang通tong過guo介jie紹shao這zhe種zhong方fang法fa，來lai展zhan現xian如ru何he為wei柔rou直zhi工gong程cheng起qi動dong電dian阻zu器qi的de選xuan擇ze提ti供gong參can數shu依yi據ju。

 

目mu前qian對dui於yu換huan流liu閥fa製zhi造zao公gong司si
，對dui換huan流liu閥fa充chong電dian還hai有you一yi些xie非fei通tong用yong的de限xian製zhi條tiao件jian，比bi如ru我wo公gong司si設she計ji的de換huan流liu閥fa的de功gong率lv單dan元yuan
，其qi驅qu動dong電dian能neng就jiu是shi取qu自zi充chong電dian電dian能neng。如ru果guo充chong電dian過guo快kuai

，就jiu會hui對dui驅qu動dong電dian路lu造zao成cheng衝chong擊ji，導dao致zhi對duiIGBT觸發脈衝錯位，從而使得換流閥無法進入待起動狀態。

 

因此規定當充電時，功率單元驅動電路的工作電壓從零上升到額定值得時間不小於0.5s，整體充電時間控製在10s左右。基於這個限製條件並結合表2，本工程充電電阻可選擇3000，650kJ。

 

表2的參數也可以通過計算給出，但在上文提到，MMChuanliufadejiegoubijiaofuza，meixiangchuanliandegonglvmokuaishumupangda，youqishidangyaogeichubutongzuzhishidegegecanshushi，jisuanfuzaerqiejisuanlianghenda。ercaiyongfangzhendeshouduanjiubijiaozhiguanerqiejiandan，muqianrenherouzhigongchengdouhuijianlifangzhenmoxingjinxinggezhongjingtaihedongtaideyanjiu
，qidongdianzudexuanzekeyishunbianjinxingyanjiu，jianmoshishenzhiwuxudajianhuanliufadekongzhibufen，zhixujianghuanliufazhengtibisuojike
，jiandanyouxiao。

 

綜上所述
，通過仿真手段對柔直項目充電電阻器的選擇有著重要的指導意義。