許斌，李程昊，向往，文勁宇，周國(guó)梁，劉曉瑞

(1. 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，武漢市 430071；2.強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院)，武漢市 430074)

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MMC模塊化串并聯(lián)擴(kuò)容方法及在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

許斌1，李程昊2，向往2，文勁宇2，周國(guó)梁1，劉曉瑞1

(1. 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，武漢市 430071；2.強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院)，武漢市 430074)

能源互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹母咝Ю门c遠(yuǎn)距離傳輸?；谀K化多電平技術(shù)的直流電網(wǎng)是構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)可再生能源電能傳輸?shù)闹匾M成部分與有效技術(shù)手段。但受限于現(xiàn)有電力電子技術(shù)的發(fā)展，單個(gè)模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)的額定電壓和額定電流難以提高，難以實(shí)現(xiàn)跨國(guó)或者跨洲的大規(guī)?？稍偕茉措娏鬏?。針對(duì)上述問(wèn)題，研究了MMC的子模塊串、并聯(lián)，橋臂串、并聯(lián)及換流站串、并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對(duì)比分析了各種結(jié)構(gòu)在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)傳輸中應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。為了綜合MMC和相控?fù)Q流器(line commutated converter, LCC)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并適應(yīng)未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的需要，還研究了MMC與LCC的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)。最后，仿真研究了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的均壓?jiǎn)栴}和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的均流問(wèn)題。通過(guò)對(duì)各種串并聯(lián)擴(kuò)容方法的對(duì)比研究，得出了MMC串聯(lián)及MMC與LCC串聯(lián)在高壓大功率場(chǎng)合中更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)的結(jié)論。研究結(jié)果可以為大功率換流站的構(gòu)成方法與工程應(yīng)用提供參考。

能源互聯(lián)網(wǎng)；模塊化多電平換流器; 相控?fù)Q流器; 換流器串并聯(lián); 風(fēng)電并網(wǎng)

0 引 言

近年來(lái)，隨著新通訊技術(shù)與新能源技術(shù)的發(fā)展，兩者的結(jié)合推動(dòng)著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生[1-2]。能源互聯(lián)網(wǎng)以可再生能源為供應(yīng)主體，將成為能源基礎(chǔ)平臺(tái)。然而, 已有的能源系統(tǒng)設(shè)施無(wú)法滿足大規(guī)模遠(yuǎn)距離可再生能源的廣泛接入[3]?；谥绷麟娋W(wǎng)技術(shù)[4-5]的傳輸網(wǎng)絡(luò)是解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源可靠互聯(lián)的有效技術(shù)手段。直流電網(wǎng)技術(shù)由兩端、多端直流輸電(multi-terminal high voltage direct current, MTDC)發(fā)展而來(lái)。其組成形式包括傳統(tǒng)的相控?fù)Q流器(line commutated converter, LCC)和電壓源型換流器(voltage source converter, VSC)[6]。VSC技術(shù)由于其有功無(wú)功控制解耦，可以實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)，無(wú)需裝設(shè)大量無(wú)功補(bǔ)償裝置，在近年的實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用[7]。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)作為最新的一種VSC技術(shù)[8-10]，其通過(guò)采用子模塊串聯(lián)的方法，可以應(yīng)用于高電壓、大功率場(chǎng)合，在可再生能源并網(wǎng)傳輸領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[11-13]。

然而，受限于開(kāi)關(guān)元件的耐壓和通流能力，MMC的傳輸容量受到限制，不易實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的跨國(guó)、跨洲傳輸。例如，MMC子模塊的額定電壓主要取決于絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate Bipolar transistor，IGBT)的額定電壓，典型值為2 kV左右；MMC橋臂的額定電流主要取決于IGBT的額定電流，典型值為1 500 A左右[14]。在目前的技術(shù)趨勢(shì)下，開(kāi)關(guān)元件的容量在短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展。因此，可以采用開(kāi)關(guān)元件及換流器串聯(lián)或并聯(lián)的方法進(jìn)一步提高換流器的容量。文獻(xiàn)[15]分析了IGBT在并聯(lián)時(shí)影響靜態(tài)和動(dòng)態(tài)均流的主要因素，提出了對(duì)稱相同的驅(qū)動(dòng)電路、相同的散熱器和獨(dú)立的柵極電阻等改善不平衡電流的措施。文獻(xiàn)[16]通過(guò)設(shè)計(jì)柵極補(bǔ)償電阻實(shí)現(xiàn)并聯(lián)IGBT的靜態(tài)均流。但是，在直流輸電應(yīng)用中，由于換流器包含的開(kāi)關(guān)器件很多且電路連接復(fù)雜，寄生參數(shù)的影響更加難以消除，因此一般不采用IGBT直接并聯(lián)的方法。除了IGBT直接并聯(lián)，MMC還可以通過(guò)橋臂并聯(lián)或換流器并聯(lián)的方法提高通流能力。文獻(xiàn)[17]提出了采用橋臂并聯(lián)來(lái)提高M(jìn)MC額定電流的方法，設(shè)計(jì)了均流控制器和橋臂環(huán)流控制器，并在兩橋臂并聯(lián)的模型中進(jìn)行了驗(yàn)證。文獻(xiàn)[18]研究了2個(gè)MMC并聯(lián)的結(jié)構(gòu)及其控制方法，提出了零序環(huán)流的消除方法。文獻(xiàn)[19]研究了將MMC換流器串并聯(lián)構(gòu)成柔性直流輸電系統(tǒng)一極來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸功率、電壓擴(kuò)容的方法。

本文在上述已有文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)MMC在子模塊、橋臂、換流器3個(gè)層面采用串聯(lián)、并聯(lián)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的方法進(jìn)行歸納和對(duì)比。重點(diǎn)研究MMC與LCC的混合串聯(lián)和并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法，通過(guò)在PSCAD/EMTDC下的仿真，驗(yàn)證MMC與LCC混合串并聯(lián)的可行性。

1 MMC串聯(lián)擴(kuò)容方法

采用半橋型子模塊的MMC的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，換流器的每個(gè)相單元包含上下2個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂上有N個(gè)串聯(lián)的子模塊和1個(gè)電抗器，每個(gè)子模塊含有上下2對(duì)開(kāi)關(guān)管和1個(gè)電容器。MMC的運(yùn)行原理在文獻(xiàn)[5-6]中有詳細(xì)闡述。

圖1 MMC的基本結(jié)構(gòu)原理圖Fig.1 Basic structure of MMC

1.1 子模塊串聯(lián)

通過(guò)子模塊串聯(lián)提高額定直流電壓，是MMC擴(kuò)容的最直接方法。目前，國(guó)際上MMC-HVDC最高電壓等級(jí)為±320 kV，功率為1 000 MW，如我國(guó)正在建設(shè)的廈門柔性直流工程。該工程的MMC為201電平，即每個(gè)橋臂有200個(gè)串聯(lián)子模塊(不計(jì)冗余)。

子模塊的額定電壓主要由開(kāi)關(guān)管的運(yùn)行電壓決定，一般為2 kV左右。因此，橋臂子模塊串聯(lián)的數(shù)量越多，換流器的額定直流電壓越高、額定功率越大。隨著橋臂串聯(lián)子模塊數(shù)量的增加，換流器控制系統(tǒng)需要更大的數(shù)據(jù)采集帶寬和更快的計(jì)算速度。

目前，增加橋臂子模塊串聯(lián)數(shù)量是提高直流輸電工程額定電壓和額定功率最常用的方法，而且隨著電平數(shù)的增多，MMC交流側(cè)諧波含量會(huì)隨之降低。

1.2 換流器串聯(lián)

換流器串聯(lián)常用于LCC-HVDC系統(tǒng)中，一般通過(guò)三角形和星形接線的換流變壓器將2個(gè)6脈波三相橋串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)12脈波的相控?fù)Q流器。MMC也可以采用2個(gè)換流器串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)對(duì)稱單極性或雙極性的換流站，如圖 2所示。

圖2 串聯(lián)MMC的基本結(jié)構(gòu)Fig.2 Topology of MMC units in series

2個(gè)串聯(lián)的換流器單元采用相同的控制策略，即站控系統(tǒng)可以選擇定功率或定電壓控系統(tǒng)制，閥控系統(tǒng)可以采用最近電平調(diào)制(NLM)或載波移相控制。2個(gè)串聯(lián)單元的上層控制指令值需要保持一致。

在實(shí)際應(yīng)用中，串聯(lián)換流器的參數(shù)存在差別，可能造成其直流電壓分配不相等。因此，需要對(duì)串聯(lián)換流器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的直流電壓均衡情況進(jìn)行評(píng)估，并在必要時(shí)設(shè)計(jì)均壓控制器以保證串聯(lián)換流器能夠長(zhǎng)時(shí)間共同運(yùn)行。

2 MMC并聯(lián)擴(kuò)容方法

2.1 子模塊并聯(lián)

MMC的最小運(yùn)行單元是子模塊，當(dāng)子模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，并聯(lián)子模塊的直流側(cè)電容相當(dāng)于直接并聯(lián)，其動(dòng)態(tài)過(guò)程完全相同。因此，子模塊并聯(lián)實(shí)際等效于開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)，如圖3所示。由于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不一致和元件參數(shù)的差別，開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)存在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)均流問(wèn)題。所以，在MMC中進(jìn)行子模塊的并聯(lián)并不適用于高電壓、大功率的直流輸電工程。

圖3 MMC子模塊并聯(lián)的原理Fig.3 Principle of parallel sub-module of MMC

2.2 換流器并聯(lián)

換流站并聯(lián)是指將2個(gè)或多個(gè)換流站的直流側(cè)直接并聯(lián)，根據(jù)交流側(cè)并聯(lián)方式的不同可以分為2種結(jié)構(gòu)：(1)每個(gè)換流站均配有變壓器，在變壓器的一次側(cè)并聯(lián)，如圖 4(a)所示；(2)所有換流站共用一個(gè)變壓器，在變壓器二次側(cè)直接并聯(lián)，如圖 4(b)所示。

圖4 MMC換流器單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)Fig.4 Parallel converter units of MMC

在并聯(lián)方式1下，由于變壓器的隔離作用，并聯(lián)換流站之間不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，因此每個(gè)換流站可以相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，每個(gè)換流站具有獨(dú)立的站控和閥控系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，并聯(lián)換流器的參數(shù)存在差別，可能造成其直流電流分配不相等。

在并聯(lián)方式2下，由于交直流側(cè)均為直接的電氣連接，并聯(lián)換流站之間會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，因此需要為并聯(lián)換流站設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略以保證穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 橋臂并聯(lián)

將若干個(gè)橋臂在電抗器側(cè)直接并聯(lián)，構(gòu)成如圖 5所示的橋臂并聯(lián)方案，即在每個(gè)相單元內(nèi)具有多個(gè)分別并聯(lián)的上下橋臂。

圖5 MMC橋臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)Fig.5 Parallel structure of MMC arms

如果將橋臂電抗器與換流器的連接電抗合并，圖5所示的橋臂并聯(lián)方案與圖4(b)所示的換流器直接并聯(lián)方案事實(shí)上是相同的。并聯(lián)橋臂的電流可能由于參數(shù)的差別和控制信號(hào)時(shí)延等原因出現(xiàn)較大差別，從而在橋臂間形成環(huán)流，造成換流器運(yùn)行損耗增加。在環(huán)流過(guò)大時(shí)，可能引起控制器飽和造成換流器停運(yùn)。因此需要對(duì)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的橋臂環(huán)流進(jìn)行評(píng)估并設(shè)計(jì)相應(yīng)的抑制策略。

3 MMC串并聯(lián)擴(kuò)容方法

為了進(jìn)一步擴(kuò)大MMC的容量，使其與LCC典型的6 400 MW容量相比擬，從而可以在直流側(cè)將LCC與MMC并聯(lián)并減少直流端端口數(shù)來(lái)減少直流故障對(duì)系統(tǒng)的影響，一種可行的策略是MMC的模塊化串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖6所示。假設(shè)每個(gè)MMC的額定直流功率為1 250 MW。則圖 6所示拓?fù)淇側(cè)萘靠蛇_(dá)7 500 MW。

圖6所示串并聯(lián)大容量MMC用于將6個(gè)處于不同地理位置的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)交流輸電線路在大容量MMC的交流側(cè)匯集后，再經(jīng)由直流輸電線路遠(yuǎn)距離外送。

圖7給出了采用MMC-MTDC的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)。每個(gè)MMC的額定直流電壓為±400 kV，額定直流功率可以不相同。每個(gè)MMC就地建設(shè)在風(fēng)電場(chǎng)附近，各風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電功率最后在直流側(cè)匯集。

圖8給出了采用串聯(lián)MMC后的MTDC風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)。風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)直流側(cè)額定電壓為±800 kV。圖8為介于圖 6和圖7方案之間的方案。每2個(gè)風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)交流輸電線路在串聯(lián)組合MMC的交流母線匯集后再經(jīng)直流輸電線路匯集到直流母線上。

對(duì)比圖6～8可知，圖7方案額定直流電壓低，不適合風(fēng)電的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送，并且圖7方案在直流匯集時(shí)需要較多的直流輸電線路，增大了直流故障發(fā)生的概率。而目前尚無(wú)技術(shù)成熟的直流斷路器技術(shù)，圖7中任何一條直流匯集線路上發(fā)生直流故障都會(huì)波及整個(gè)風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)圖7中每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)相互獨(dú)立，要求每個(gè)MMC都按風(fēng)電場(chǎng)的最大出力配置其容量，沒(méi)有能夠充分利用各地理位置不同的風(fēng)電場(chǎng)出力互補(bǔ)效應(yīng)。

圖6 采用模塊化串并聯(lián)MMC的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)Fig.6 Wind power integration system using parallel and series MMC

圖7 采用MMC-MTDC的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)Fig.7 Wind power integration system using MMC-MTDC

圖8 采用串聯(lián)MMC后的MTDC的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)Fig.8 Wind power integration system using MMC-MTDC in series

圖6方案則明顯優(yōu)于圖7方案。因?yàn)槠漕~定直流電壓高，適合大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送。由于采用交流輸電線路匯集不同風(fēng)電場(chǎng)的出力，任意匯集線路發(fā)生短路故障時(shí)，可以由交流斷路器開(kāi)斷，不會(huì)導(dǎo)致停運(yùn)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)直流外送系統(tǒng)。圖 6同時(shí)還可充分利用不同風(fēng)電場(chǎng)的出力互補(bǔ)效應(yīng)，減小所使用的換流器總?cè)萘俊?/p>

圖8方案為介于圖6和圖7方案之間的方案。其技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于圖7而劣于圖 6方案。

4 MMC與LCC混合串聯(lián)

采用可關(guān)斷元件的電壓源型換流器具有良好的控制性能，但是IGBT耐壓能力遠(yuǎn)低于晶閘管。因此，為了提高直流輸電系統(tǒng)的額定電壓和額定功率，可以將MMC與LCC串聯(lián)構(gòu)成一種混合換流器，如圖9所示[20-23]。圖中LCC可以是單個(gè)6脈波換流器也可以是多個(gè)6脈波橋的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。圖9中MMC可以是單個(gè)換流器也可以是多個(gè)并聯(lián)的MMC。

圖9 MMC與LCC混合串聯(lián)的結(jié)構(gòu)原理Fig.9 Structure of MMC combined with LCC in series

采用MMC與LCC串聯(lián)的換流器電壓等級(jí)可以達(dá)到±1 000 kV，其中±800 kV的直流電壓由LCC承擔(dān)，±200 kV的直流電壓由MMC承擔(dān)。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，可以為每個(gè)換流器增加旁路開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)可以在混合運(yùn)行、LCC運(yùn)行和MMC運(yùn)行3種模式之間切換。LCC可以增加接地極，從而可以實(shí)現(xiàn)LCC的單極運(yùn)行。

混合串聯(lián)換流站的控制并不需要換流器之間的通訊協(xié)調(diào)。MMC可以根據(jù)需要采用交流電壓控制或直流電壓控制，LCC可以采用常用的定電流控制或定熄弧角控制。

5 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文研究的幾種串并聯(lián)擴(kuò)容方法的可行性，在PSCDA/EMTDC下搭建了相應(yīng)的仿真模型，建立各自的控制系統(tǒng)。通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證MMC并聯(lián)、串聯(lián)及MMC與LCC混合串聯(lián)的技術(shù)可行性。仿真系統(tǒng)的電路參數(shù)和換流器參數(shù)如表1所示。

表1 仿真系統(tǒng)參數(shù)與單個(gè)MMC單元參數(shù)

Table 1 Parameters of simulation system and

each MMC unit

5.1 MMC串聯(lián)運(yùn)行驗(yàn)證

將2個(gè)MMC單元采用圖 2所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)。每個(gè)MMC均采用表1中的電路參數(shù)。為了檢驗(yàn)主電路參數(shù)不一致性對(duì)均壓、均流的影響， MMC1的橋臂電感值比標(biāo)稱值低1%，即為0.081 H；同時(shí)子模塊電容值也比標(biāo)稱值低1%，即為9 900 μF。記錄串聯(lián)換流器的交流側(cè)三相電壓、直流電壓和直流電流，如圖 10所示。

圖10 串聯(lián)MMC仿真結(jié)果Fig.10 Simulation results of MMC in series

可以看到系統(tǒng)的直流電流和交流電壓能夠在穩(wěn)態(tài)下保持穩(wěn)定。雖然主電路參數(shù)略有差別，但是串聯(lián)換流器的輸出直流電壓Udc1,Udc2幾乎完全一致，而不需要任何附加的均壓控制，即串聯(lián)換流器具有自然均壓的特性。

5.2 MMC直接并聯(lián)運(yùn)行驗(yàn)證

將2個(gè)MMC單元并聯(lián)，如圖 3所示。MMC1采用表1中的電路參數(shù)，其中MMC2的橋臂電感值和子模塊電容值比標(biāo)稱值低1%，分別為0.081 H和9 900 μF。記錄并聯(lián)換流器的交流側(cè)三相電壓、直流電壓和直流電流，如圖 11所示?？梢钥吹讲⒙?lián)MMC的直流電流能夠保持很好的一致性，不需要附加的均流控制，即并聯(lián)換流器具有自然均流的特性。

圖11 并聯(lián)MMC仿真結(jié)果Fig.11 Simulation results of parallel MMC

5.3 子模塊并聯(lián)MMC與LCC混合串聯(lián)驗(yàn)證

將2個(gè)6脈波LCC換流橋分別串聯(lián)構(gòu)成LCC1和LCC2，再將MCC與LCC1、LCC2串聯(lián)構(gòu)成圖 9所示混合結(jié)構(gòu)。記錄混合串聯(lián)換流器的交流側(cè)三相電壓、直流電壓和直流電流，如圖 12所示。

仿真結(jié)果表明在直流電流變化的過(guò)程中，各個(gè)串聯(lián)換流器的直流電壓能夠維持在額定值附近，同時(shí)保持較好的交流電壓波形。

6 結(jié) 論

在高壓直流輸電領(lǐng)域采用換流器的串聯(lián)與并聯(lián)可以有效提高額定電壓或額定電流以擴(kuò)大輸送容量。通過(guò)建立串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的大容量換流器的電磁暫態(tài)仿真模型，一定程度上驗(yàn)證了方案的技術(shù)可行性。如果進(jìn)一步論證各種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，可以得到在不同應(yīng)用條件下的最優(yōu)方案。本文的研究結(jié)果為構(gòu)建大容量換流器，實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹南{與傳輸、能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建提供了有效的參考。

圖12 MMC與LCC混合串聯(lián)仿真結(jié)果Fig.12 Simulation results of MMC combined with LCC in series

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(編輯：張小飛)

Capacity Enlarging Method of Series and Parallel MMC and Its Application in Energy Internet

XU Bin1, LI Chenghao2, XIANG Wang2, WEN Jinyu2, ZHOU Guoliang1, LIU Xiaorui1

(1. Central Southern China Electric Power Design Institute (CSEPDI) of China Power Engineering Consulting Group Corporation, Wuhan 430071, China;2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology, School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

Energy internet technology can achieve the efficient utilization and long-distance transmission of large-scale renewable energy. The DC grid based on modular multilevel converter (MMC) technology is an important component and effective technical mean of energy internet and renewable energy transmission. However, limited to the existing development of power electronic technology, the rated voltage and rated current of single MMC are hard to increase, which will hamper the large-scale renewable energy transmission over countries or over states. To solve the above challenges, the topological structures of MMC’s sub-modules, arms and converters in series and parallel were studied, whose technology advantages and disadvantages applied in large-scale wind power integration transmission were analyzed. Moreover, in order to combine the advantages of line commutated converter (LCC) and MMC and meet the need of future energy internet, the series, parallel structures of LCC and MMC were also studied. At last, the voltage balancing problem for series structure and current balancing problem for parallel structure were simulated and analyzed. Through the comparison on the capacity enlarging methods of various series, parallel structure, it can be concluded that either the series of MMC or the series of MMC and LCC is applicable for high voltage and power application. The research results can provide reference for the construction method and engineering application of high-power converter station.

energy internet; modular multilevel converter; line commutated converter； series and parallel of converter; wind power integration

TM 46

A

1000-7229(2015)10-0020-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.10.003

2015-06-21

2015-08-12

許斌(1982)，男，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹绷鲹Q流站成套和工程設(shè)計(jì)研究；

李程昊(1988)，男，博士，主要研究方向?yàn)槿嵝灾绷鬏旊娂爸绷麟娋W(wǎng)系統(tǒng)控制；

向往(1990)，男，博士研究生，研究方向?yàn)槿嵝灾绷鬏旊娂夹g(shù)，模塊化多電平換流器，直流電網(wǎng);

文勁宇(1970)，男，博士，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，主要研究方向包括電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制、電能存儲(chǔ)與電力安全，多端直流輸電與直流電網(wǎng)，新能源并網(wǎng)與規(guī)劃。