朱思丞, 趙成勇, 李　帥, 李承昱, 許建中

(新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室(華北電力大學), 北京市 102206)

0　引言

近年來,柔性直流輸電技術及其在直流電網中的應用受到廣泛關注[1-5]。高壓大容量DC/DC變換器是直流電網中的關鍵設備,可以連接各個電壓等級的直流線路,提高直流電網功率的可控性[6-7]。因此,研究適用于直流電網的DC/DC變換器拓撲及其控制策略,具有重要的理論價值和工程意義。

柔性直流系統(tǒng)的“低慣量”和“弱阻尼”特性,導致直流電網耐受嚴重直流短路故障的能力極差,因此直流電網的故障隔離和清除策略已成為相關領域的研究熱點,DC/DC變換器可以在直流故障期間發(fā)揮故障區(qū)域隔離和輔助非故障區(qū)域功率快速恢復,國內外學者提出了一系列具備工程可行性的技術方案[8-19]。

截至目前,具備處理直流故障能力的DC/DC變換器主要包括兩類:一是半橋式模塊化多電平換流器(MMC)組成的DC/DC變換器通過閉鎖MMC觸發(fā)信號實現故障隔離[2];二是直流自耦變壓器[8-12]和半橋全橋混合MMC組成的DC/DC變換器[13-15]。

文獻[8-9]提出了直流自耦變壓器結構,其故障隔離能力取決于自耦變壓器變比,且相同功率等級下運行效率更高。

文獻[10-12]研究DC/DC自耦變壓器在基于自阻型MMC和直流斷路器(DCCB)的直流自耦變保護,該技術在中、低變比領域相比于常規(guī)DC/AC/DC技術具有明顯技術優(yōu)勢,且損耗較小。

文獻[13]介紹了一種類似于自耦變壓器的 DC/DC變換器,其消除了內部交流環(huán)節(jié),成本較低,但當電壓變比過大時,內部沒有電氣隔離,無法阻止故障電流的傳播,不適用于大功率場合。

文獻[14]提出了一種應用于直流電網互聯的半橋全橋混合型DC/DC變換器,相較于基于MMC的DC/DC,其正常部分在故障期間仍可以繼續(xù)運行而不用閉鎖全部DC/DC變換器[15]。

文獻[16]提出了一種基于子模塊混合型的MMC高壓大功率DC/DC變換器,該拓撲由半橋子模塊和T形全橋子模塊構成,僅閉鎖一側端口即可實現直流故障隔離。

考慮現有DC/DC變換器技術的特點,即模塊化結構可拓展性強,可靠性較高,本文采用基于半橋模塊化結構的DC/DC方案。

對于半橋式DC/DC變換器(HB-DC/DC),當一側發(fā)生直流故障時,同時閉鎖兩側端口可以阻止非故障側故障電流的饋入,從而實現了直流故障自清除。但若出口側連接有多個換流站,發(fā)生直流故障時,其他換流站會向故障點饋流,僅閉鎖DC/DC變換器兩側端口無法起到故障隔離的作用,依賴直流斷路器切斷故障電流。

本文提出了一種新型的具備直流故障隔離能力的直流電網用DC/DC變換器拓撲,設計了其故障隔離策略,在PSCAD/EMTDC仿真平臺上,基于直流電網模型進行了相關的仿真驗證,并與HB-DC/DC進行了對比。本文提出的方案就換流器而言,成本略高于HB-DC/DC方案;但是相比HB-DC/DC,可以大幅降低對直流斷路器切斷容量和切斷時間的需求。

1　可隔離直流故障的DC/DC變換器及其在直流電網中的應用

本文提出的新型可隔離直流故障的高壓大功率直流電網用DC/DC變換器(DCFI-DC/DC)拓撲如圖1所示。

圖1　DCFI-DC/DC拓撲結構及其斷路單元結構Fig.1　Topology and structure of circuit breaker unit for DCFI-DC/DC

圖1(a)為主電路拓撲圖,其基于MMC的HB-DC/DC[2],端口1和2分別連接兩個直流系統(tǒng),兩個端口結構基本相同。以端口1為例,基本單元為半橋子模塊,不同于基于MMC的HB-DC/DC,同一相的橋臂電抗上都并聯有反向串聯的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)(故障轉移支路),這種改進增加的成本較低,同時具備隔離直流故障的能力。該DC/DC變換器拓撲有2種工作模式:正常工作模式和故障隔離模式。

如圖1(b)所示,DC/DC出口側配置的斷路單元是由快速機械開關、負荷轉換開關(由反向串聯IGBT組成)、金屬氧化物避雷器(MOA)和能量吸收回路(由反向并聯晶閘管組成)組成,其中負荷轉換開關數量上較混合式直流斷路器的主斷路器部分大大減少,極大地減少了斷路器的成本[20]。

正常工作模式:穩(wěn)態(tài)時,圖1(a)所示新型DC/DC拓撲中半橋子模塊正常開通、關斷,閉鎖故障轉移支路,相當于HB-DC/DC。

故障隔離模式:圖1(a)所示新型DC/DC拓撲中任何一側發(fā)生直流故障時,首先旁路故障側橋臂上全部半橋子模塊(觸發(fā)導通半橋子模塊的T2開關管,閉鎖T1開關管),同時觸發(fā)導通故障轉移支路的所有IGBT,即T3和T4。此時DC/DC變換器故障側直流出口側直流電壓下降為零,配合能量吸收回路和負荷轉換開關,使快速機械開關得以關斷。當快速機械開關成功關斷后,故障直流線路已被切除?；謴凸收蟼菵C/DC變換器正常的觸發(fā)信號,故障得以隔離清除。

故障隔離模式動作前,非故障側直流經換流站逆變?yōu)榻涣?通過聯結變壓器,相當于交流電網向故障點饋入短路電流。此時橋臂電流是交流短路電流和子模塊電容器放電電流的疊加,由于橋臂電抗器的存在,電流上升率較小,交流短路電流相較于子模塊電容放電電流而言可以忽略不計。故障電流的計算可以將直流電網等效地看做是RLC模型[21]。

各個時期的等效電路圖如附錄A圖A1所示。圖A1(a)為故障隔離前的等效電路,將其他換流站向故障點的饋流等效成一個直流電源Udc,Rs和Ls分別為電路等效電阻、電抗;R和Larm分別為直流線路電阻和平波電抗,同時DC/DC變換器故障側電容向故障點放電可以等效為一個不斷衰減的直流電源Uc。圖A1(b)為故障隔離模式動作后的等效電路,觸發(fā)導通能量吸收回路,相當于在電路中構造A和B兩個近似為零的電位點,電容停止向故障點放電。圖A1(c)為負荷轉換開關斷開后的等效電路,此時流經快速機械開關的電流很小。圖A1(d)為故障線路切除后的等效電路,斷開快速機械開關,故障線路被切斷,故障電流在故障點、能量吸收回路、線路電阻和平波電抗組成的回路中衰減為零。其中S=0和S=1分別表示快速機械開關斷開和閉合。

本文所提出的DC/DC變換器用于基于MMC的直流電網中的場景之一,如圖2所示。DC/DC變換器將直流電網分為上、下兩層,上層C1至C4構成一個四端、環(huán)狀和輻射混合接線的直流電網結構;下層C5是電壓不同的一個單端柔性直流線路,可以為風電并網系統(tǒng),通過DC/DC并入上層直流電網。DC/DC變換器端口1連接直流母線,端口2連接MMC換流站,以實現兩個不同直流電壓等級的互聯。

圖2　直流電網拓撲Fig.2　Topology of DC grid

此方案的優(yōu)點是成本低,新增器件比較少,將傳統(tǒng)的HB-DC/DC拓撲附加一些電路即可改造成所提出的DC/DC變換器拓撲,正常運行時不影響其作為DC/DC變換器的功能,橋臂電抗處并聯的故障轉移支路中的反向串聯IGBT可由晶閘管替代,以進一步降低成本。在DC/DC直流側連接有多個換流站時,DC/DC變換器出口側均可配置低成本的斷路單元,斷路成本降低,此方案經濟性更加突出。

由于直流系統(tǒng)中有平波電抗,減小了故障電流的上升率。所提出的DCFI-DC/DC拓撲還具備以下優(yōu)點:①IGBT可承受短時間過電流;②可以選用更大電流的IGBT。

2　新型DC/DC變換器的故障隔離控制

MMC直流側故障從發(fā)生到清除一般需要故障檢測、故障清除以及系統(tǒng)恢復幾個階段。當直流側短路故障發(fā)生且檢測系統(tǒng)未給出故障信號時,MMC直流側電流將以較高的上升率上升。若是永久性故障,直流斷路器不重合,等待該故障線路檢修,直流電網其余線路繼續(xù)運行;若是瞬時性故障,待故障線路去游離[22]后,重合閘后恢復正常運行狀態(tài)。

直流線路雙極短路故障是直流側最為嚴重的故障,雙極短路故障一般為永久性故障[23-24]。故障期間,DC/DC變換器故障側橋臂子模塊電容會通過短路路徑快速放電,因此直流兩極電壓會迅速降為零,橋臂電流和故障點直流電流在短時間內迅速增大,從而對直流電網系統(tǒng)產生嚴重的危害[25]。非故障側由于聯結變壓器的隔離作用,電容幾乎不會放電。

由于DC/DC變換器連接直流—直流,直流線路發(fā)生故障會對DC/DC變換器產生很大的沖擊。在檢測到直流故障發(fā)生后,故障隔離模式動作,子模塊電容停止放電,觸發(fā)導通故障轉移支路后,交流側仍有短路電流通過半橋子模塊D2向短路點饋流。在故障線路完全斷開前,DC/DC變換器故障側橋臂上的子模塊中的T2和故障轉移支路中的IGBT會暫時承受過電流,但是由于故障時間在2.5 ms以內,且IBGT可以短時間內承受一定的過電流,因此IGBT不會由于過流而燒毀。

直流電網對于故障保護的要求很高,所提出的DCFI-DC/DC拓撲在故障發(fā)生后需要保護控制配合。以圖2所示的直流電網為例,該拓撲結構在發(fā)生直流線路雙極短路故障時的故障隔離時序如下所示,流程圖如附錄A圖A2所示。

1)直流故障發(fā)生在t0時刻,此時直流電壓迅速降為零,短路電流迅速上升,同時伴隨有交流側饋入,故障側子模塊電容向故障點放電。

2)經過Δt1檢測到故障,考慮到直流電網對保護的時間要求很高,Δt1通常為1～2 ms[26]。

3)經Δt2延時,t2時刻觸發(fā)故障隔離模式保護動作。對于故障側DC/DC變換器,旁路半橋子模塊,觸發(fā)導通所有故障轉移支路中的IGBT,同時觸發(fā)導通DC/DC故障側出口的能量吸收回路。非故障側不采取控制措施。

4)考慮Δt3的通信延時,在t3時刻閉鎖斷路單元的負荷轉換開關,延遲Δt4給快速機械開關分閘動作指令。

5)經過Δt5的分閘時間,由于快速機械開關斷開需要一定的時間,Δt5一般取2 ms[26],在t5時刻隔離開關完全打開,此時故障直流線路被完全切除。

6)切除故障直流線路后,經Δt6的延時,t6時刻恢復故障側DC/DC變換器橋臂子模塊正常觸發(fā)脈沖并閉鎖故障轉移支路,DC/DC變換器恢復正常運行,直流電網系統(tǒng)恢復穩(wěn)態(tài)運行。

3　DCFI-DC/DC和HB-DC/DC技術性對比

在直流電網中,當DC/DC變換器直流側連接了2個及2個以上的換流站時,相較于HB-DC/DC,該拓撲結構在經濟性和故障隔離方面更具優(yōu)勢。應用于圖2所示的直流電網結構,附錄A圖A3表明了HB-DC/DC在直流線路發(fā)生雙極短路故障后換流站向故障點的饋流和直流斷路器的配置情況。直流線路發(fā)生故障時,HB-DC/DC直流側所連的3個換流站C1,C2,C3會向故障點饋入電流,直流斷路器以ABB公司提出的混合式高壓直流斷路器為例[27-28]。

混合式高壓直流斷路器見附錄A圖A3(b),其工作原理為:在正常運行過程中,電流將只流過由負荷轉換開關與超快速機械式隔離開關組成的支路1,主斷路器中的電流為零。當高壓直流側發(fā)生故障時,負荷轉換開關打開,將電流轉換到主斷路器中,同時將超快速機械開關打開,待快速機械開關完全打開,控制主斷路器斷開故障電流。成功分斷后,較小的剩余電流由隔離開關斷開從而完成整個開斷過程,并將故障線路隔離,以避免避雷器組的熱超載。已經證實其峰值關斷電流為9 kA[29],且可以在5 ms內隔離直流故障。

如附錄A圖A3(a)所示,對于HB-DC/DC而言,假設雙極短路故障發(fā)生在直流線路B61上,故障點在端口1出口側,閉鎖DC/DC變換器兩側橋臂子模塊,雖然阻止了端口2的故障電流的饋入,但是由于DC/DC變換器出口側連接多個換流站,發(fā)生直流線路故障時,其余換流站也會向故障點饋流,需要故障線路兩側裝設的直流斷路器配合動作斷開故障線路。

對于本文提出的DCFI-DC/DC,可以降低DC/DC變換器故障隔離對于直流斷路器的依賴。如附錄A圖A4所示,在同樣的故障位置,在檢測到直流短路故障發(fā)生后,只對端口1的子模塊動作。故障隔離模式動作后,由于DC/DC變換器端口1處直流電壓降為零,其他換流站的饋入電流會被引入DC/DC變換器中。負荷轉換開關兩端有兩個近似零電位點,切斷故障電流產生的過電壓大大減小,端口1出口側故障線路上的直流斷路器可以用圖1(b)中所示的斷路單元替代。DCFI-DC/DC出口側的直流斷路器均可以用斷路單元替代。在切斷故障線路后,故障側DC/DC變換器的子模塊恢復正常觸發(fā)信號,其余的換流站可以恢復正常運行。

根據圖2所示的直流電網,以偽雙極系統(tǒng)為例,DC/DC變換器出口側連接有4個換流站(C1,C2,C3,C5),直流線路始末端都需要裝設斷路器,則每條直流線路需要裝設2×2(正負極)個斷路器。DCFI-DC/DC需要額外故障轉移支路。DCFI-DC/DC和HB-DC/DC技術特性對比如表1所示。

4　仿真驗證

4.1　仿真模型

在PSCAD/EMTDC環(huán)境下搭建了如圖2所示的四端直流電網系統(tǒng)模型,系統(tǒng)詳細參數如附錄A表A1所示。

表1　DCFI-DC/DC和HB-DC/DC技術特性對比Table 1　Comparison of technical characteristics between DCFI-DC/DC and HB-DC/DC

將DCFI-DC/DC方案與HB-DC/DC方案進行對比,故障設置在DC/DC變換器出口側,位于直流線路B61上,如附錄A圖A4所示,故障類型為永久性直流線路雙極短路故障。

1)對于DCFI-DC/DC方案,待系統(tǒng)運行進入穩(wěn)態(tài)后,5 s時刻故障發(fā)生,采用基于單端電氣量的故障檢測方法,利用線路邊界特性,通過小波變換提取區(qū)、內外故障的暫態(tài)特性差異[30]。經Δt1=1 ms檢測到故障;經Δt2=200 μs延遲,觸發(fā)故障隔離保護動作;經Δt3=300 μs延遲,給斷路單元的負荷轉換開關閉鎖指令;經Δt4=50 μs延遲,給快速機械開關分閘指令;經Δt5=2 ms后快速機械開關完全打開;經Δt6=100 μs后,恢復故障側DC/DC變換器正常的觸發(fā)信號,DC/DC變換器恢復運行。

2)對于HB-DC/DC方案,待系統(tǒng)運行進入穩(wěn)態(tài)后,5 s時刻故障發(fā)生。經Δt1=1 ms檢測到故障;經Δt2=200 μs延遲,閉鎖DC/DC變換器兩側子模塊;經Δt3=300 μs延遲,給直流斷路器斷路信號;經Δt4=50 μs延遲,給直流斷路器的快速機械開關分閘指令;經Δt5=2 ms后快速機械開關完全打開,待故障線路電流降為零后DC/DC變換器恢復運行。

4.2　DCFI-DC/DC和HB-DC/DC在直流電網中的仿真對比

DCFI-DC/DC和HB-DC/DC兩側端口直流電壓見附錄A圖A5,圖3為DCFI-DC/DC和HB-DC/DC的故障仿真波形。下標1表示DCFI-DC/DC相關量;下標2表示HB-DC/DC相關量。

由附錄A圖A5(a)可知,對于DCFI-DC/DC,端口2的電壓在故障隔離模式下不采取任何措施,其仍維持穩(wěn)定,端口1的電壓在故障隔離模式下降為零;由附錄A圖A5(b)可知,對于HB-DC/DC,端口1和2都在故障后閉鎖,端口1的電壓降為零,端口2由于電容充電而電壓升高,從而阻止了故障電流的饋入,這兩種方案系統(tǒng)在故障清除后均很快恢復穩(wěn)態(tài)運行。

圖3　DCFI-DC/DC和HB-DC/DC故障仿真波形Fig.3　Fault simulation waveforms of DCFI-DC/DC and HB-DC/DC

對比圖3(a)至(d)可得,t=5 s時DC/DC變換器出口側發(fā)生直流線路雙極短路故障,由于DC/DC變換器出口側還連接有C2和C3換流站,直流電壓并不會降到零,此時DC/DC變換器故障側電容迅速向故障點放電,非故障側換流站C5向短路點饋流,同時DC/DC變換器出口側其他換流站C2和C3也向故障點饋流,此時故障線路上的電流迅速上升。在t=5.001 s時檢測到故障。

對于DCFI-DC/DC,在t=5.001 2 s時故障隔離模式動作,DC/DC變換器出口側直流電壓降為零,故障側DC/DC變換器上下橋臂電流和直流電流開始反向增大,且故障側DC/DC變換器無明顯的橋臂過電流和直流過電流(不超過6 kA,持續(xù)時間約為3.5 ms,且最大故障電流上升率約為1.77 kA/ms<3.2 kA/ms,符合實際工程的要求),子模塊中的IGBT不會由于過流而燒毀,可見該拓撲適應直流雙極短路故障特征。對于HB-DC/DC,在t=5.001 2 s時閉鎖兩側DC/DC變換器子模塊,此時DC/DC變換器出口側直流電壓降為零,故障側DC/DC變換器上下橋臂電流和直流電流開始反向增大。

對比圖3(e)和(f)可得,對于DCFI-DC/DC,t=5.001 5 s時刻斷路單元的負荷轉換開關閉鎖,故障線路電流迅速減小至接近于零,待t=5.003 55 s時刻快速機械開關斷開后,故障電流減小為零,故障線路被切除。由于故障隔離模式的作用,在切除故障電流時,斷路單元兩端的電壓小于10 kV。對于HB-DC/DC,t=5.001 5 s時刻直流斷路器動作,到t=5.003 55 s時刻快速機械開關完全斷開后,故障電流切換至主斷路器通路中,t=5.006 5 s左右故障電流減小為零,故障線路被切除。直流斷路器在切除故障電流時,斷路器需要承受約為1.5倍額定電壓的過電壓,額外需要約為3 ms的能量耗散時間。兩種DC/DC變換器方案相比較而言,DCFI-DC/DC 斷路單元所需的IGBT數量較直流斷路器所需IGBT數量大大減少,從而在斷路器成本上大大減少。

對于DCFI-DC/DC,故障隔離期間故障轉移支路會承受一定的過電流和過電壓。在故障轉移支路兩端并聯避雷器,以防止故障清除后閉鎖故障轉移支路導致的過電壓。如附錄A圖A6(a)和(b)所示,故障隔離期間故障轉移支路的IGBT會承受峰值約為3 kA的過電流和峰值約為100 kV的電壓。

如附錄A圖A7所示,對于直流電網中DC/DC變換器出口側其他直流線路B62和B63上的雙極短路故障,DCFI-DC/DC也能很好地起到故障隔離的作用。

5　應用到多個直流電壓等級情況

考慮到直流電網需要將多個直流電壓等級實現互聯,需要通過多個DC/DC變換器實現DC/AC/DC變換。將圖2所示的直流電網拓撲改成如附錄A圖A8所示的多個直流電壓等級的直流電網拓撲,其中直流母線B4和B8電壓等級為±200 kV。

如附錄A圖A9至圖A11所示,設置和附錄A圖A4相同的故障,DC/DC A站和B站故障期間不會發(fā)生過流而導致IGBT燒毀,并且由于直流電網中DC/DC A站端口1和B站端口1故障隔離模式同時作用,故障線路兩側斷開故障電流產生的過電壓大大減小,故障線路B61始末端的直流斷路器均可以用斷路單元替代,又更進一步降低了斷路器的成本。

6　經濟性分析

比較DCFI-DC/DC和HB-DC/DC的經濟性,其主要差別在DCFI-DC/DC的附加電路——故障轉移支路和兩者斷路器配置上。

假定本文模型這些配置采用ABB公司的5SNA 3000K452300型的IGBT元件,其額定電壓額定電流為4.5 kV/3 kA。正常情況下考慮電壓安全裕度,其安全承壓為2.25 kV,且該型號可以在1 ms內承受6 kA的過電流。

由表1可知,對于DCFI-DC/DC方案,需要配置8個斷路單元和16個直流斷路器。根據圖3(f)和附錄A圖A11(b)可知,斷開故障時斷路單元產生的過電壓最大值約為30 kV,考慮一定的裕度,取50 kV,單個斷路單元需要23個IGBT,則每一單極直流線路上的斷路單元需要23×2=46個IGBT;由于該IGBT峰值電流為6 kA,根據圖3(e)、附錄A圖A7(b)和附錄A圖A11(a)可知,故障隔離期間故障電流峰值不超過6 kA,但由附錄A圖A7(b)可知,穩(wěn)態(tài)時電流小于3 kA,不需要增加并聯支路,一共需要46×8=368個IGBT。

對于HB-DC/DC方案,需要配置24個直流斷路器。由圖3(f)可知,HB-DC/DC方案在切斷故障電流時會產生相當于1.5倍額定電壓的過電壓,主斷路器是該直流斷路器主要的設備,其需要承受最大的過電壓。由圖3(e)可知,故障隔離期間故障電流峰值不超過6 kA,且穩(wěn)態(tài)時電流小于3 kA,不需要增加并聯支路,考慮到直流斷路器設計為可以雙向切斷電流,一共需要334×2=668個IGBT。直流斷路器的負荷轉換開關所需的IGBT個數相對主斷路器較少,忽略不計。則斷路器方面DCFI-DC/DC需要668×16=10 688個IGBT,HB-DC/DC需要668×24=16 032個IGBT。

根據附錄A圖A6(a)和(b),對于DCFI-DC/DC故障轉移支路,考慮一定安全電壓裕度,取保護電壓值為150 kV,則需要67個IGBT,由于故障轉移支路是反向串聯IGBT結構,則每一相需要134個IGBT,由于電流峰值沒有超過6 kA,不需要并聯支路。則DCFI-DC/DC的故障轉移支路需要134×3×2=804個IGBT。

由于IGBT造價較高,由表2可知,僅考慮故障轉移支路和斷路器配置時,DCFI-DC/DC額外所需的IBGT個數幾乎是HB-DC/DC的3/4,DCFI-DC/DC應用于直流電網時,當DC/DC變換器出口側連接有多個換流站時,其經濟性有優(yōu)勢,且具有優(yōu)良的故障隔離的能力。

表2　DCFI-DC/DC和HB-DC/DC經濟性對比Table 2　Economic comparison between DCFI-DC/DC and HB-DC/DC

根據第5節(jié)的結果,當直流電網模型中配置有2個DCFI-DC/DC時,DC/DC變換器出口側直流線路均只需要配置斷路單元即可,進一步減少了直流電網中直流斷路器個數所占斷路器的比例。由于斷路單元的成本較直流斷路器大幅降低,從而斷路器成本進一步降低。

7　結論

針對基于半橋MMC-HVDC的直流電網系統(tǒng),當DC/DC變換器出口側連接有多個換流站時,HB-DC/DC無法通過閉鎖來清除直流故障電流,本文提出了應用于直流電網的一種具備直流故障隔離能力的DC/DC變換器,并提出了其故障隔離控制策略。在直流電網發(fā)生直流雙極短路故障情況下,對比HB-DC/DC,所提出的DC/DC變換器具有以下特點。

1)正常工作時,和HB-DC/DC工作特性相同,可以實現不同直流電壓等級系統(tǒng)的互聯。

2)具備隔離直流故障的能力,而且減少對于直流斷路器的依賴,大幅降低了直流故障清除的成本,當DC/DC變換器出口側連接有多個換流站時,其在斷路器的經濟性上具備更大的優(yōu)勢。

3)新型DC/DC拓撲的缺點是在故障隔離模式下,半橋子模塊中的IGBT會承受故障電流。考慮到DC/DC變換器內部三相分流作用,各相直流過電流得以降低;交流側電感較大,電流上升率較小,且故障隔離模式時間較短,一般為2 ms左右,所以各橋臂電流在安全范圍內,不會引起IGBT過流而燒毀。

附錄見本刊網絡版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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朱思丞(1994—),男,通信作者,碩士研究生,主要研究方向:高壓柔性直流輸電。E-mail: zzzss@ncepu.edu.cn

趙成勇(1964—),男,教授,博士生導師,主要研究方向:高壓直流輸電與柔性直流輸電技術。E-mail: chengyongzhao@ncepu.edu.cn

李帥(1986—),男,博士研究生,主要研究方向:高壓直流輸電。E-mail: lishuaiwork@foxmail.com