薛英林，趙 崢，葛風(fēng)雷，張哲任

（1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209；2.國網(wǎng)徐州供電公司，江蘇 徐州 220005；3.浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027）

0 引言

相較于早期兩電平、三電平換流器，采用功率單元級(jí)聯(lián)技術(shù)的模塊化多電平換流器MMC（Modular Multilevel Converter）具有諸多優(yōu)勢(shì)[1-5]：制造難度下降、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、輸出波形質(zhì)量高、運(yùn)行損耗低等。采用MMC作為換流器拓?fù)?，已成為柔性直流輸電系統(tǒng)最主流的趨勢(shì)[6-7]。

目前柔性直流系統(tǒng)主要應(yīng)用在風(fēng)電并網(wǎng)、海島送電和城市增容等場(chǎng)合，在大容量架空線方面卻鮮有應(yīng)用。這一方面是因?yàn)檩斔腿萘侩y以與傳統(tǒng)直流相媲擬?，F(xiàn)階段傳統(tǒng)特高壓直流工程可輸送8000 MW，而世界上容量最大的柔性直流工程是大連兩端柔性直流工程[8]以及法國和西班牙的INELFE聯(lián)網(wǎng)工程[9]，單個(gè)換流器容量?jī)H為1000 MW。通過增加橋臂內(nèi)串聯(lián)的子模塊數(shù)量，可以提升MMC的功率容量和電壓等級(jí)，但是這樣會(huì)給數(shù)據(jù)檢測(cè)、采集和通信等造成很大的負(fù)擔(dān)；此外，MMC的最大輸送功率受制于換流變壓器的容量。另一方面是因?yàn)橹绷骶€路故障難以快速地清除。早期的MMC采用的功率單元是半橋結(jié)構(gòu)的子模塊，在直流故障期間交流系統(tǒng)會(huì)通過IGBT反并聯(lián)二極管向故障點(diǎn)持續(xù)饋能，所以該拓?fù)洳痪邆渥灾髑谐收想娏鞯哪芰10-11]。

為使柔性直流輸電系統(tǒng)拓展到大容量架空線領(lǐng)域，文獻(xiàn)[1，12]提出了2點(diǎn)基本解決方法：利用MMC換流單元串并聯(lián)技術(shù)，即采用組合式換流器來增加系統(tǒng)輸送容量；采用具有直流故障自清理能力的換流器拓?fù)?。在拓?fù)渑渲蒙峡捎卸喾N選擇，如結(jié)合兩電平和MMC運(yùn)行特點(diǎn)的橋臂交替導(dǎo)通多電平換流器[13-14]和混合級(jí)聯(lián)多電平換流器[15-16]，采用全橋子模塊[17]或箝位雙子模塊 CDSM（Clamp Double SubModule）的 MMC（后者簡(jiǎn)稱為 C-MMC）[18-22]。其中，C-MMC由于具有所需器件少、運(yùn)行損耗低等特點(diǎn)，逐漸得到青睞。

本文所研究對(duì)象是組合式C-MMC，其換流單元構(gòu)成網(wǎng)格式組合形式，各單元可獨(dú)立控制，運(yùn)行方式靈活多變。某個(gè)換流單元投入或退出運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)和設(shè)備配合提出要求。為此，本文重點(diǎn)對(duì)換流單元解鎖/閉鎖特性進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了一套換流單元投切策略和設(shè)備動(dòng)作配合時(shí)序，以保障換流單元投退時(shí)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了相應(yīng)平臺(tái)，并對(duì)所設(shè)計(jì)控制策略進(jìn)行分析驗(yàn)證。

1 組合式C-MMC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和構(gòu)成形式

1.1 C-MMC換流單元的拓?fù)涮攸c(diǎn)

C-MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1（a）所示，包括3個(gè)相單元，每個(gè)相單元由上、下2個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂由N個(gè)箝位雙子模塊級(jí)聯(lián)而成，同時(shí)串聯(lián)緩沖電抗L以抑制環(huán)流和故障電流上升率。如圖1（b）所示，箝位雙子模塊由2個(gè)半橋單元經(jīng)2個(gè)箝位二極管VDc和一個(gè)帶續(xù)流二極管的引導(dǎo)IGBT（VT0，VD0）串并聯(lián)構(gòu)成。為提高子模塊切除故障電流的能力，文獻(xiàn)[20]提出了改進(jìn)型子模塊拓?fù)?，在箝位二極管回路串聯(lián)阻尼電阻，以加快閉鎖期間能量耗散，如圖1（c）所示，本文采用該型子模塊。

1.2 C-MMC換流單元的基本運(yùn)行機(jī)理

圖1 C-MMC換流單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1 Topology of C-MMC unit

圖2 C-MMC穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性Fig.2 Steady-state operating characteristics of C-MMC

正常運(yùn)行時(shí)C-MMC與基于半橋子模塊的MMC穩(wěn)態(tài)特性一致。此時(shí)，子模塊中引導(dǎo)IGBT一直導(dǎo)通，故一個(gè)CDSM可以等效為2個(gè)串聯(lián)的半橋子模塊，輸出電平有 0、UC、2UC（其中 UC為子模塊電容電壓）3種，如圖2所示。這樣，每橋臂N個(gè)CDSM的C-MMC可移植每橋臂2N個(gè)半橋子模塊的MMC控制策略。各子模塊電容按正弦規(guī)律依次投入和切除，構(gòu)成換流器交直流出口處所需電壓波形，橋臂輸出電壓特性等效為受控基波電壓源。穩(wěn)態(tài)時(shí)MMC數(shù)學(xué)模型和控制策略可參照文獻(xiàn)[3-5]，此處不再贅述。這里特別指出一種子模塊運(yùn)行模式，當(dāng)VT11、VT22閉鎖，VT12、VT21、VT0開通時(shí)，子模塊處于旁通狀態(tài)，此時(shí)輸出電壓為0，后文控制策略中需要用到這種子模塊運(yùn)行狀態(tài)。

C-MMC是MMC通過改造子模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變而來的，主要區(qū)別在于二者閉鎖特性的不同。系統(tǒng)閉鎖時(shí)，CDSM對(duì)外等效為充滿電的電容與二極管串聯(lián)形式，二極管陽極到陰極方向與橋臂電流一致，其中阻尼電阻可起抑制暫態(tài)電流的作用，如圖3所示（圖中灰色部分表示斷開）。

圖3 C-MMC閉鎖特性Fig.3 Blocking characteristics of C-MMC

根據(jù)電流方向不同，可以將子模塊閉鎖模式分為A型和B型。子模塊電壓USM、等效電阻CSM和等效電阻RSM分別由式（1）—（3）確定。閉鎖子模塊后，橋臂的工作狀態(tài)有3種：模式A、模式B和模式C（斷路）。當(dāng)橋臂電流為正時(shí)，橋臂等效為N個(gè)處于閉鎖模式A的子模塊級(jí)聯(lián)而成的電路；當(dāng)橋臂電流為負(fù)時(shí)，橋臂等效為N個(gè)處于閉鎖模式B的子模塊級(jí)聯(lián)而成的電路。利用級(jí)聯(lián)模塊電容提供的反電勢(shì)和二極管單向?qū)щ娞匦孕?，可快速切斷橋臂電流?shí)現(xiàn)換流單元的閉鎖。

1.3 組合式換流器的基本構(gòu)成形式

提升MMC容量的傳統(tǒng)手段主要依靠單純?cè)黾幼幽K數(shù)量，盡管理論上子模塊數(shù)量可無限增加，但隨之而來的問題在于：存在大量I/O數(shù)據(jù)通信和交換，造成控制延時(shí)；電容電壓平衡策略一般需要對(duì)子模塊電容電壓測(cè)量值進(jìn)行排序，當(dāng)子模塊數(shù)目增加后排序所需的計(jì)算時(shí)間也會(huì)大幅增加；控制系統(tǒng)的采樣頻率需要很高才能識(shí)別電平變化；最大輸送功率受制于換流變壓器的容量，無法達(dá)到大容量的要求。

本文采用以C-MMC為基本換流單元BCU（Basic Converter Unit）進(jìn)行串并聯(lián)擴(kuò)展構(gòu)成組合式換流器的方法，以實(shí)現(xiàn)大容量高電壓的要求。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于：每個(gè)換流單元內(nèi)子模塊個(gè)數(shù)可以保持在適量范圍內(nèi)，便于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)通信；通過增加C-MMC單元串并聯(lián)數(shù)目來完成電壓容量擴(kuò)展，便于模塊化設(shè)計(jì)；充分利用C-MMC的閉鎖特性，將大容量柔性直流擴(kuò)展到架空線應(yīng)用場(chǎng)合。

組合式換流器的單元擴(kuò)展方式如圖4所示，其具有4種基本形式：（1）由n個(gè)BCU串聯(lián)構(gòu)成，如圖4（a）所示；（2）由 n 個(gè) BCU 并聯(lián)構(gòu)成，如圖4（b）所示；（3）由n個(gè)BCU串聯(lián)組成支路，再由k條支路并聯(lián)形成由n×k個(gè)BCU串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖4（c）所示；（4）由n×k個(gè)BCU構(gòu)成矩陣形式的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖4（d）所示。第一種方案可實(shí)現(xiàn)較高的電壓等級(jí)，直流線路電流較小，但基本單元投切時(shí)會(huì)影響整個(gè)串聯(lián)單元回路。第二種方案利用并聯(lián)方式可方便實(shí)現(xiàn)單元擴(kuò)展，某單元投切時(shí)對(duì)其他部分影響甚微，但不容易實(shí)現(xiàn)高電壓等級(jí)且輸送功率較大時(shí)線路電流也較大。第三種方案采取先串后并方式，但串聯(lián)支路中某單元?jiǎng)幼鲿r(shí)仍會(huì)影響整個(gè)支路。第四種方案單元連接方式是網(wǎng)格形式，容易擴(kuò)展到大容量高電壓等級(jí)，且單元投退對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響很小。

圖4 組合式C-MMC單元擴(kuò)展方式Fig.4 Unit patterns of combined C-MMC

2 單元投退控制策略和動(dòng)作時(shí)序設(shè)計(jì)

2.1 換流單元投退分類

不失一般性，以2×2網(wǎng)格型組合式C-MMC為例，分析其基本的控制原則和單元投退后的運(yùn)行模式。換流單元分別編號(hào)為①—④，如圖5所示（圖中未畫出交流端口），該組合式換流器有2層：高位端和低位端。

圖5 組合式C-MMC單元投退模式Fig.5 Unit on/off types of combined C-MMC

與傳統(tǒng)單換流器的柔性直流系統(tǒng)不同，基于組合式換流器的柔性直流系統(tǒng)需要提供類似傳統(tǒng)直流所具備的在線投退單元功能[23]。對(duì)于雙端系統(tǒng)而言，有2種基本投退方式：同步投退，即兩端換流器投退相同位置的換流單元；異步投退，即兩端換流器投退的換流單元位置不同。兩者基本原理一致，本文以同步投退方式進(jìn)行分析。對(duì)于單端C-MMC而言，其有5種基本運(yùn)行模式（見圖5）：（a）正常運(yùn)行；（b）1 個(gè)單元退出；（c）2 個(gè)高位端 （或低位端）單元退出；（d）1個(gè)高位端單元和1個(gè)低位端單元退出；（e）3個(gè)單元退出。為了使得運(yùn)行損耗降低和防止換流單元穩(wěn)態(tài)電流越限，在運(yùn)行模式（b）下低位端的2個(gè)換流單元輸送功率為高位端的換流單元的一半；其他控制模式下各單元平均分配輸送功率，下同。

為實(shí)現(xiàn)交直流系統(tǒng)的單元正常投退和系統(tǒng)不間斷運(yùn)行，每個(gè)換流單元需要配置2個(gè)隔離開關(guān)，高位端（低位端）配置旁路開關(guān)（S1、S2），用于旁路相關(guān)單元。根據(jù)旁路開關(guān)是否動(dòng)作，將單元投退情景分為2 類：并聯(lián)類單元投退，如模式（a）＜-＞模式（b）、模式（b）＜-＞模式（d）、模式（c）＜-＞模式（e）；串聯(lián)類單元投退，如模式（b）＜-＞模式（c）、模式（d）＜-＞模式（e）。其中符號(hào)＜-＞表示前后2種模式間相互轉(zhuǎn)換。

并聯(lián)類單元投退的典型特點(diǎn)是不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)直流電壓降低，無需旁路開關(guān)動(dòng)作。其退出的基本流程：向直流系統(tǒng)兩端待退出換流單元發(fā)出閉鎖信號(hào)，封鎖所有IGBT觸發(fā)信號(hào)，利用二極管箝位作用，實(shí)現(xiàn)換流單元閉鎖；跳開待換流單元交流斷路器，打開直流輸出兩側(cè)的隔離開關(guān)，徹底隔斷交直流系統(tǒng)間的電氣連接。

串聯(lián)類單元投退的典型特點(diǎn)是必須利用旁路開關(guān)旁路待退出換流單元并提供直流電流的流動(dòng)通道，單元退出后會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)直流電壓下降。串聯(lián)類單元投退的關(guān)鍵在于如何平穩(wěn)地使原來通過待退出單元的直流電流轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上。如果不考慮采取措施，直接合上旁路開關(guān)，對(duì)于待退出單元而言則相當(dāng)于發(fā)生了直流側(cè)出口短路故障，而電容的放電過程會(huì)導(dǎo)致短路電流上升迅速[24-25]，可能導(dǎo)致旁路開關(guān)損壞。針對(duì)上述難點(diǎn)，本文提出了基于投旁通對(duì)的串聯(lián)類單元投退控制策略，以一相作為旁通對(duì)同時(shí)閉鎖剩余兩相橋臂，實(shí)現(xiàn)了待投退單元的快速旁路。

2.2 投旁通對(duì)策略及閉鎖等值電路分析

基于投旁通對(duì)的單元投退策略核心思想如圖6所示，包括3個(gè)階段：

a.階段一，單元投退過程中旁通某一相（以c相為例）上、下橋臂，即橋臂內(nèi)所有子模塊處于旁通狀態(tài)（該相即c相上、下橋臂稱之為旁通對(duì)），同時(shí)閉鎖另外兩相（a、b相）的上、下橋臂，此時(shí)直流電流通過該旁通對(duì)維系直流功率的輸送；

b.階段二，旁路開關(guān)閉合，此時(shí)部分直流電流轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上；

c.階段三，閉鎖旁通對(duì)，則全部的直流電流轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上。

利用上述策略，可以實(shí)現(xiàn)直流電流順利地轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上。從階段一到階段三，是基本單元退出的過程，反之，則是單元投入的過程。

圖6 投旁通對(duì)策略示意Fig.6 Schematic diagram of bypass pair control strategy

此時(shí)交流系統(tǒng)饋入待投退C-MMC換流單元的潛在通路有3條，以上橋臂為例（如圖7所示）：經(jīng)待閉鎖兩相（a相和b相）上橋臂（或下橋臂）構(gòu)成的路徑①；經(jīng)某一閉鎖相（a相或b相）和旁通對(duì)（c相）上（或下）橋臂構(gòu)成的路徑②，且閉鎖相橋臂電流為正；經(jīng)某一閉鎖相（a相或b相）和旁通對(duì)（c相）上（或下）橋臂構(gòu)成的路徑③，且閉鎖相橋臂電流為負(fù)。保證待投退單元閉鎖相橋臂內(nèi)無電流流通的條件是上述3個(gè)回路內(nèi)級(jí)聯(lián)模塊電容提供的反電勢(shì)大于交流線電壓幅值，最終利用二極管反向阻斷特性完成閉鎖，即：

圖7 投旁通對(duì)后橋臂電容充電示意Fig.7 Schematic diagram of arm capacitor charging after switching on bypass pair

其中，Uvm為交流相電壓峰值。

不考慮冗余，橋臂級(jí)聯(lián)電容的額定電壓UCN之和等于換流單元直流側(cè)輸出電壓Ud[20]：

為防止系統(tǒng)進(jìn)入過調(diào)制狀態(tài)，電壓調(diào)制比M不能超過 1[20]：

由于電容電壓波動(dòng)通常在5%以下，近似認(rèn)為：

結(jié)合式（1）—（6），可知此時(shí)換流單元可分為 2種情景：當(dāng)時(shí)，約束（4）—（6）恒成立，即上述3個(gè)潛在回路中無充電電流；當(dāng)1 時(shí)，約束（4）、（5）恒成立而約束（6）不恒成立，即上述潛在回路①、②不存在，潛在回路③可能存在。在實(shí)際系統(tǒng)中M一般選取在0.8～0.95之間，故上述第二情景會(huì)出現(xiàn)。

根據(jù)上述分析，對(duì)于閉鎖橋臂而言只可能存在2種運(yùn)行狀態(tài)，即閉鎖模式B和斷路模式C，而處于閉鎖模式A的橋臂所提供的反電勢(shì)已經(jīng)大于交流側(cè)線電壓峰值，故閉鎖模式A不會(huì)出現(xiàn)。當(dāng)約束（10）滿足時(shí)，橋臂處于閉鎖模式B，否則處于斷路狀態(tài)。通過旁通對(duì)的電流包括2種成分：一種是整個(gè)系統(tǒng)的直流電流，另一種是閉鎖橋臂的充電電流。根據(jù)組合方式，上橋臂存在4種交替出現(xiàn)的運(yùn)行模式，分別如圖8所示，類似地也可以分析下橋臂的充電情況。

其中，uxc為x相-c相間線電壓。

在投旁通對(duì)期間，當(dāng)橋臂無法提供足夠的反電勢(shì)使得充電回路阻斷時(shí)（即約束（10）成立），交流系統(tǒng)將通過旁通對(duì)橋臂和閉鎖橋臂構(gòu)成的通路向閉鎖橋臂的電容充電，此時(shí)待投退換流單元存在小部分充電功率。其余時(shí)間，因?yàn)樘幱陂]鎖模式的橋臂所提供的反電勢(shì)大于交流側(cè)線電壓峰值，故此時(shí)待投退換流單元與交流系統(tǒng)的交換功率為零。

圖8 投旁通對(duì)后橋臂運(yùn)行模式示意Fig.8 Schematic diagram of arm operation mode after switching on bypass pair

為降低對(duì)電容充電程度，在單元投退時(shí)應(yīng)降低換流變壓器的檔位，從而間接減少充電時(shí)間；同時(shí)子模塊采用改進(jìn)型的CDSM，即阻尼支路上串接阻尼電阻，可有效減少充電電流。

2.3 串聯(lián)類單元投退控制策略和動(dòng)作時(shí)序設(shè)計(jì)

利用2.2節(jié)所提出的投旁通對(duì)策略，分別設(shè)計(jì)串聯(lián)類基本換流單元的退出和投入流程。

單元退出運(yùn)行流程如下：

a.向兩端待退出單元發(fā)出信號(hào)，投入相應(yīng)的旁通對(duì)，系統(tǒng)進(jìn)入半壓運(yùn)行，直流電流由旁通對(duì)承擔(dān)；

b.閉合相應(yīng)的旁路開關(guān)，部分直流電流轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上來；

c.向兩端待退出換流單元發(fā)出閉鎖信號(hào)，封鎖所有IGBT觸發(fā)信號(hào)，利用二極管箝位作用，實(shí)現(xiàn)閉鎖，直流電流全部轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上；

d.跳開換流單元交流斷路器，打開兩端的隔離開關(guān)，徹底隔斷交直流系統(tǒng)間的電氣連接；

e.利用所配置的泄放電阻，以實(shí)現(xiàn)模塊電容能量泄放，并可進(jìn)行例行的檢修等計(jì)劃；

f.單元退出控制結(jié)束。

單元投入運(yùn)行流程如下：

a.利用文獻(xiàn)[26]所述的交流側(cè)預(yù)充電策略，將待投入換流單元電容充電到額定狀態(tài)，閉鎖換流單元；

b.閉合待投入換流單元的直流隔離開關(guān)；

c.投入旁通對(duì)，其余橋臂仍保持閉鎖狀態(tài)，部分直流電流從旁路開關(guān)中轉(zhuǎn)移到旁通對(duì)上；

d.打開旁路開關(guān)，直流電流全部轉(zhuǎn)移到旁通對(duì)上；

e.解鎖剩余2個(gè)橋臂，切換到正常運(yùn)行模式（定功率或定直流電壓），系統(tǒng)逐步恢復(fù)到額定運(yùn)行狀態(tài)；

f.單元投入控制結(jié)束。

3 仿真分析與驗(yàn)證

為驗(yàn)證上文所提出的單元投退控制策略的有效性，在電磁暫態(tài)軟件PSCAD/EMTDC中搭建相應(yīng)的仿真模型，主要的仿真參數(shù)如表1所示。

表1 算例系統(tǒng)的主回路參數(shù)Table 1 Main circuit parameters of simulation system

圖9給出了串聯(lián)類單元②退出運(yùn)行的仿真結(jié)果。初始階段，系統(tǒng)的輸送功率為500 MW。1.0s控制系統(tǒng)向兩端待退出單元發(fā)出信號(hào)，投入相應(yīng)的旁通對(duì)同時(shí)閉鎖剩余兩相橋臂；直流電壓降低，系統(tǒng)進(jìn)入半壓運(yùn)行模式，系統(tǒng)輸送的直流功率開始下降；因?yàn)橄到y(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生突變，直流電流出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，但是振蕩分量衰減很快；電容電壓在投旁通器件間歇性充電。20 ms后旁路開關(guān)閉合，直流電流由旁路開關(guān)和旁通對(duì)共同承擔(dān)。40 ms后，待退出單元完全閉鎖，直流電流全部轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上，系統(tǒng)輸送功率維持在250 MW，退出換流單元的電容電壓保持恒定。

圖9 串聯(lián)類單元退出運(yùn)行仿真結(jié)果Fig.9 Simulative results of series-type unit switch-off

圖10給出了串聯(lián)類單元②投入運(yùn)行的仿真結(jié)果，該過程實(shí)際上是單元退出的逆過程。初始階段，系統(tǒng)的輸送功率為250 MW；待投入單元已經(jīng)預(yù)充電完成，處于閉鎖狀態(tài)。1.0 s控制系統(tǒng)向兩端待投入單元發(fā)出信號(hào)，投入相應(yīng)的旁通對(duì)同時(shí)維持剩余兩相橋臂的閉鎖狀態(tài)，此時(shí)直流電流由旁路開關(guān)和旁通對(duì)共同承擔(dān)。20 ms后旁路開關(guān)斷開，直流電流全部轉(zhuǎn)移到旁通對(duì)上。40 ms后，兩端待投入單元解鎖，控制模式切換到正常模式（定功率和定電壓控制），由于直流網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)突變，直流電流和功率出現(xiàn)暫時(shí)性的振蕩，1.8 s后系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

圖10 串聯(lián)類單元投入運(yùn)行仿真結(jié)果Fig.10 Simulative results of series-type unit switch-on

圖11 投旁通對(duì)期間換流器充電和直流電流轉(zhuǎn)移示意Fig.11 Schematic diagram of converter charging and DC transferring during bypass pair switch-on

圖11給出了在投旁通對(duì)期間（單元退出）時(shí)，橋臂電流與旁路開關(guān)電流轉(zhuǎn)移過程和電容電壓充電示意。由圖11（a）和（b）可看出，投旁通對(duì)期間橋臂電流非正，意味著閉鎖橋臂只能處于充電模式B和斷路模式，從而驗(yàn)證了上文的分析。由圖11（a）—（c）可看出，旁通對(duì)的橋臂承擔(dān)了直流電流延續(xù)的作用，維系了直流功率的輸送。投旁通對(duì)的瞬間由于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生突變，直流電流出現(xiàn)振蕩但衰減很快；旁路開關(guān)閉合后，分擔(dān)了一部分直流電流成分；當(dāng)旁通對(duì)閉鎖后，直流電流全部轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)上來。由圖11（d）可以知道，旁通對(duì)投入期間，閉鎖橋臂輪流處于充電模式和斷路模式下，充電模式時(shí)電容電壓逐步升高，但是由于阻尼電阻的作用，上升幅度很小。整個(gè)單元閉鎖器件，橋臂電流下降到零，模塊電容因?yàn)槲漳芰侩妷郝杂猩仙?，完全閉鎖后電容電壓保持恒定。

4 結(jié)語

基于C-MMC組合式換流器的雙極結(jié)構(gòu)形式的柔性直流系統(tǒng)最大優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)直流故障自清理同時(shí)解決目前架空線大容量問題，運(yùn)行方式靈活多樣，但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)換流單元正常在線投退是難點(diǎn)。本文重點(diǎn)對(duì)換流單元的投退過程和特性進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了一套換流單元投切策略和設(shè)備動(dòng)作配合時(shí)序，以保障換流單元投退時(shí)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行；特別地針對(duì)串聯(lián)類換流單元投退，提出了一種基于投旁通對(duì)的控制策略，實(shí)現(xiàn)直流電流順利地從換流單元轉(zhuǎn)移到旁路開關(guān)。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建相應(yīng)仿真模型，對(duì)所設(shè)計(jì)控制策略進(jìn)行分析驗(yàn)證。