模块化多电平换流器是可控电源型换流器的典型代表。桥臂的等效输出电压是通过改变投入桥臂内的串联子模块个数来实现的。如图3所示,根据子模块所采用的类型,又可分为半桥型、全桥型以及钳位双子模块型等多种形式。此外,级联两电平换流器(cascadedtwolevel,CTL)由半桥电路级联而成,其本质上也属于可控电源型换流器。
图3模块化多电平子模块拓扑
当其桥臂中的子模块超过一定数量时,换流器输出波形为近似正弦的阶梯波,无需加装滤波装置。与两电平换流器相比,模块化多电平突出优势表现在:①模块化设计,易于电压等级的提升和容量的升级;②器件的开关频率和开关应力显著降低;③输出电压谐波含量和总电压畸变率大大减少,交流侧无需滤波装置。
相比于两电平换流器,模块化多电平换流器的不足主要在于:①由于每个桥臂中串联的子模块数量较多,因此阀控系统在每个周期内所需处理的数据量非常大,对控制系统要求很高;②分布式储能电容增加子模块电容电压的均衡控制;③各桥臂间能量分配不均,将破坏子模块内部的稳定性,导致电流波形发生畸变。
在目前投入工程应用的换流器技术中,无论是两电平还是半桥型模块化多电平换流器,均存在一个突出问题,即无法在直流故障下实现交直流系统的隔离。但全桥式和钳位双子模块型模块化多电平换流器,由于可以使桥臂等效输出电压为负,在直流电压急剧降低时,仍然可以支撑交流电压,从而实现对交流侧短路电流的抑制作用。
3、柔性直流输电控制与保护
柔性直流控制保护系统是系统能够正常运行的核心,用于实现系统正常运行的控制功能和故障下的保护功能。控制保护系统包括换流站级控制保护系统和换流阀级控制保护系统。
