CN111371099A - 基于晶闸管转移电阻电路的upfc故障渡越装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法，通过在直流母线上装设转移电阻电路与反并联双晶闸管组，实现MMC‑UPFC的故障渡越。若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，当***线路发生严重短路故障时，通过快速投入转移电阻电路，吸收串联侧MMC短路能量，并联侧MMC与串联侧MMC隔离；若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，当***线路发生严重短路故障时，反并联双晶闸管组可以自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑，有利于故障后电力***的安全运行。

Description

基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法
技术领域
本发明涉及交流输电技术领域，特别是涉及一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法。
背景技术
UPFC(Unified Power Flow Controller，统一潮流控制器)作为FACTS(FlexibleAlternating Current Transmission Systems，灵活交流输电技术)装置的典型代表，可以灵活地实现并联补偿、串联补偿、移相、电压调节、线路潮流控制等功能。MMC(ModularMultilevel Converter，模块化多电平换流器)具有模块化程度高、谐波含量少、故障处理能力强等优点，其在实际工程中得到了越来越广泛的应用。交流***发生短路故障时，故障电流通过串联变压器耦合至串联侧MMC，流经直流母线与并联侧MMC形成回路，通常导致串、并联侧MMC过流闭锁，UPFC完全退出运行。若此时能实现并联侧MMC不闭锁，继续为***母线电压提供无功功率支撑，则更有利于故障后电力***的安全运行。因此有必要研究交流***短路时MMC-UPFC的故障渡越方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法，以解决现有UPFC在交流***发生短路故障时往往导致串、并联侧MMC过流闭锁，UPFC无法运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，所述装置包括：并联变压器、并联侧MMC、串联变压器、串联侧MMC以及装设在直流母线上的晶闸管转移电阻组合电路；
所述并联侧MMC通过所述并联变压器接入交流母线；所述串联侧MMC通过所述串联变压器串入交流线路；所述并联侧MMC通过直流母线与所述串联侧MMC背靠背连接；所述并联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成；所述串联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成；
所述晶闸管转移电阻组合电路包括反并联双晶闸管组和转移电阻电路；所述反并联双晶闸管串联在所述并联侧MMC的直流正极出口处；所述反并联双晶闸管组由第一晶闸管和第二晶闸管反向并联连接构成；所述转移电阻电路并联在直流正极母线和直流负极母线之间；所述转移电阻电路由一个IGBT和一个阻尼电阻串联组成。
可选的，所述转移电阻的阻值为100欧姆。
可选的，所述装置还包括晶闸管旁路开关；所述晶闸管旁路开关串联在所述串联侧MMC的交流入口处，用于紧急情况下旁路所述串联侧MMC。
一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越方法，所述方法基于所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，所述方法包括：
若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，当***线路发生严重短路故障时，通过投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量，同时反并联双晶闸管组关断，并联侧MMC与串联侧MMC实现隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的并联侧接入母线提供无功功率支撑，实现UPFC故障渡越；
若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，当***线路发生严重短路故障时，反并联双晶闸管组自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动实现隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。
可选的，若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，所述方法具体包括：
正常运行时，所述反并联双晶闸管组的第一晶闸管截止、第二晶闸管导通，所述第二晶闸管导通后撤销其触发脉冲；
当交流***发生短路后，所述串联侧MMC闭锁后给转移电阻电路的IGBT发送导通信号，投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量；同时流经单向导通的第二晶闸管的电流降为零，并承受反压自动关断，串联侧MMC与并联侧MMC实现隔离，UPFC切换至STATCOM模式。
可选的，其特征在于，若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，所述方法具体包括：
正常运行时，所述反并联双晶闸管组的第一晶闸管导通、第二晶闸管截止，所述第一晶闸管导通后撤销其触发脉冲；
当交流***发生短路后，由于直流母线上串联的反并联双晶闸管组中的第一晶闸管单向导通，串联侧MMC馈入直流母线的故障电流无法通过单向导通的第一晶闸管流入并联侧MMC，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法，通过在直流母线上装设转移电阻电路与反并联双晶闸管组，实现MMC-UPFC的故障渡越。若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，当***线路发生严重短路故障时，通过快速投入转移电阻电路，吸收串联侧MMC短路能量，并联侧MMC与串联侧MMC隔离；若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，当***线路发生严重短路故障时，反并联双晶闸管组可以自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。可见本发明通过直流母线上装设的反并联双晶闸管组和转移电阻电路，在***线路发生严重短路故障时，将串联侧MMC与并联侧MMC隔离，并联侧MMC不会出现过流闭锁，UPFC可以切换至STATCOM模式，继续为故障后的***母线电压提供无功支撑，有利于故障后电力***的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置的结构示意图；
图2为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图；图2(a)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图；图2(b)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图；图2(c)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图；
图3为采用本发明提供的故障渡越方法时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图；图3(a)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图；图3(b)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图；图3(c)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图；
图4为未采用本发明提出的故障渡越方案时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图；图4(a)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图；图4(b)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，串联侧MMC出口直流电流曲线示意图；图4(c)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图；图4(d)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图；图4(e)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC吸收的无功功率示意图；
图5为采用本发明提出的故障渡越方案时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图；图5(a)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图；图5(b)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图；图5(c)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图；图5(d)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC吸收的无功功率示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法，以解决现有UPFC在交流***发生短路故障时往往导致串、并联侧MMC过流闭锁，UPFC无法运行的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置的结构示意图。现有UPFC(UnifiedPowerFlow Controller，统一潮流控制器)中，通常包括：并联变压器、并联侧MMC、串联变压器以及串联侧MMC。如图1所示，UPFC并联侧MMC通过所述并联变压器接入交流母线；所述串联侧MMC通过所述串联变压器串入交流线路。所述并联侧MMC通过直流母线与所述串联侧MMC背靠背连接。TBS为晶闸管旁路开关，用于紧急情况下旁路串联侧MMC。所述并联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成，如图1中并联侧SM1到SMn所示。所述串联侧MMC各桥臂也由n个半桥子模块组成，如图1中串联侧SM1到SMn所示。
当交流***发生严重短路故障时，现有MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器，本发明简称换流器)-UPFC串、并联侧换流器故障特性为：
交流***故障电流通过串联变压器耦合至阀侧，串联侧MMC迅速过流闭锁，串联侧MMC在闭锁后处于不控充电状态；
对于正常运行状态换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧的UPFC，直流母线故障电流迅速增大，并联侧MMC桥臂将过流闭锁，UPFC退出运行；
对于正常运行状态换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧的UPFC，直流母线电流反向，故障电流通过直流母线流入并联侧MMC，并联侧MMC桥臂过流闭锁，UPFC退出运行。
为了避免现有UPFC上述故障情况下并联侧MMC过流闭锁，本发明提出了基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置。参见图1，本发明装置在MMC-UPFC直流母线上装设晶闸管转移电阻组合电路；所述晶闸管转移电阻组合电路包括反并联双晶闸管组和转移电阻电路。
其中，所述反并联双晶闸管串联在所述并联侧MMC的直流正极出口处；所述反并联双晶闸管组由第一晶闸管T1和第二晶闸管T2反向并联连接构成。所述转移电阻电路并联在并联侧MMC和串联侧MMC之间的直流母线的正极和负极之间；所述转移电阻电路由一个IGBT和一个阻尼电阻串联组成。图1中S表示IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，R表示阻尼电阻。
本发明装置中，所述转移电阻的阻值为100ohm(欧姆)。
所述装置还包括晶闸管旁路开关TBS；所述晶闸管旁路开关TBS串联在所述串联侧MMC的交流入口处，用于紧急情况下旁路所述串联侧MMC。
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，通过快速投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量，同时反并联双晶闸管组关断，并联侧MMC与串联侧MMC实现隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的并联侧接入母线提供无功功率支撑，实现UPFC故障渡越。
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，反并联双晶闸管组可以自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动实现隔离，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功支撑。
因此本发明所述基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，在交流***发生短路故障时，并联侧MMC不会过流闭锁，UPFC可以切换至STATCOM(STATic synchronousCOMpensator，静止同步补偿器)模式，继续为并联侧接入母线电压提供无功功率支撑，有利于故障后电力***的安全运行。
基于本发明所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，本发明还提供一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越方法。其中，所述装置在MMC-UPFC直流母线上装设晶闸管转移电阻组合电路，所述晶闸管转移电阻组合电路由直流母线上串联的反并联双晶闸管组以及直流母线正、负极间并联的转移电阻电路组成，所述方法包括：
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，正常运行时，反并联双晶闸管组的第一晶闸管T1截止、第二晶闸管T2导通，第二晶闸管T2导通后撤销其触发脉冲；当交流***发生短路后，串联侧MMC闭锁后给转移电阻电路的IGBT发送导通信号，投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量；同时流经单向导通的第二晶闸管T2的电流降为零，并承受反压自动关断，串、并联侧MMC实现隔离，UPFC切换至STATCOM模式。
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，正常运行时，反并联双晶闸管组的第一晶闸管T1导通、第二晶闸管T2截止，第一晶闸管T1导通后撤销其触发脉冲；当交流***发生短路后，由于直流母线上串联的反并联双晶闸管组中的第一晶闸管T1单向导通，串联侧MMC馈入直流母线的故障电流无法通过单向导通的第一晶闸管T1流入并联侧MMC，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。
因此本发明通过在直流母线上装设的反并联双晶闸管组和转移电阻电路，在***线路发生严重短路故障时，将串、并联侧MMC隔离，并联侧MMC不会出现过流闭锁，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功支撑，有利于故障后电力***的安全运行。
为了说明本发明提出的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法的效果，进行了以下验证。
图2为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图。其中图2(a)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图。图2(a)横坐标为时间t，单位为秒(s)；纵坐标为馈入并联侧MMC出口的直流电流大小，单位为kA。图2(b)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图，图2(c)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图。
图3为采用本发明提供的故障渡越方法时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图。其中图3(a)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图。图3(a)横坐标为时间t，单位为秒(s)；纵坐标为馈入并联侧MMC出口的直流电流大小，单位为kA。图3(b)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图，图3(c)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图。
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，在图1中UPFC接入线路出口首端k点设置三相故障，故障发生时刻为1.5s，故障持续时间为0.5s。未采取本发明提出的故障渡越方案时，仿真波形参见图2,可以看出，故障发生后TBS导通前，直流母线电流不断增大，并联侧MMC桥臂过流闭锁；采取本发明提出的故障渡越方案时，仿真波形参见图3，可以看出，并联侧MMC出口直流母线电流在转移电阻电路投入后变为零，并联侧MMC桥臂不会过流闭锁，故障后的并联侧MMC可以为***母线提供无功功率支撑。实验结果表明，***线路发生严重短路故障时，采用本发明提出的故障渡越方案可以隔离串并联侧MMC，并联侧MMC不会过流闭锁。
图4为未采用本发明提出的故障渡越方案时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图。其中图4(a)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图。图4(a)横坐标为时间t，单位为秒(s)；纵坐标为馈入并联侧MMC出口的直流电流大小，单位为kA。图4(b)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，串联侧MMC出口直流电流曲线示意图。图4(c)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图，图4(d)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图，图4(e)为未采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC吸收的无功功率示意图。
图5为采用本发明提出的故障渡越方案时，UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧时图1中k点发生三相故障时的仿真波形图。其中图5(a)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC出口直流电流曲线示意图，图5(b)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC上桥臂三相电流示意图，图5(c)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC下桥臂三相电流示意图，图5(d)为采用本发明提供的UPFC故障渡越方法时，并联侧MMC吸收的无功功率示意图。
若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，在图1中UPFC接入线路出口首端k点设置三相故障，故障发生时刻为1.5s，故障持续时间为0.5s。未采取本发明提出的故障渡越方案时，仿真波形参见图4,可以看出，故障发生后TBS导通前，直流母线电流反向，并联侧MMC桥臂过流闭锁；采取本发明提出的故障渡越方案时，仿真波形参见图5，可以看出，直流母线电流在故障后过零截止，并联侧MMC桥臂不会过流闭锁，故障后的并联侧MMC可以为***母线提供无功功率支撑。实验结果表明，***线路发生严重短路故障时，本发明提出的故障渡越方案可以隔离串并联侧MMC，并联侧MMC不会过流闭锁。
验证结果表明，本发明提出的故障渡越方案在MMC-UPFC运行于不同工作状态下都可以快速实现***线路严重短路故障渡越。
本发明公开了一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置及方法，通过在直流母线上装设转移电阻电路与反并联双晶闸管组，实现MMC-UPFC的故障渡越。若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，当***线路发生严重短路故障时，通过快速投入转移电阻电路，吸收串联侧MMC短路能量，并联侧MMC与串联侧MMC隔离；若UPFC正常运行换流器间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，当***线路发生严重短路故障时，反并联双晶闸管组可以自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑，有利于故障后电力***的安全运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，其特征在于，所述装置包括：并联变压器、并联侧MMC、串联变压器、串联侧MMC以及装设在直流母线上的晶闸管转移电阻组合电路；
所述并联侧MMC通过所述并联变压器接入交流母线；所述串联侧MMC通过所述串联变压器串入交流线路；所述并联侧MMC通过直流母线与所述串联侧MMC背靠背连接；所述并联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成；所述串联侧MMC各桥臂由n个半桥子模块组成；
所述晶闸管转移电阻组合电路包括反并联双晶闸管组和转移电阻电路；所述反并联双晶闸管串联在所述并联侧MMC的直流正极出口处；所述反并联双晶闸管组由第一晶闸管和第二晶闸管反向并联连接构成；所述转移电阻电路并联在直流正极母线和直流负极母线之间；所述转移电阻电路由一个IGBT和一个阻尼电阻串联组成。
2.根据权利要求1所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，其特征在于，所述转移电阻的阻值为100欧姆。
3.根据权利要求1所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，其特征在于，所述装置还包括晶闸管旁路开关；所述晶闸管旁路开关串联在所述串联侧MMC的交流入口处，用于紧急情况下旁路所述串联侧MMC。
4.一种基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越装置，所述方法包括：
若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，当***线路发生严重短路故障时，通过投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量，同时反并联双晶闸管组关断，并联侧MMC与串联侧MMC实现隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的并联侧接入母线提供无功功率支撑，实现UPFC故障渡越；
若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，当***线路发生严重短路故障时，反并联双晶闸管组自行截断直流母线反向故障电流，并联侧MMC与串联侧MMC自动实现隔离；UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。
5.根据权利要求4所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越方法，其特征在于，若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为串联侧流向并联侧，所述方法具体包括：
正常运行时，所述反并联双晶闸管组的第一晶闸管截止、第二晶闸管导通，所述第二晶闸管导通后撤销其触发脉冲；
当交流***发生短路后，所述串联侧MMC闭锁后给转移电阻电路的IGBT发送导通信号，投入转移电阻，吸收馈入串联侧MMC的短路能量；同时流经单向导通的第二晶闸管的电流降为零，并承受反压自动关断，串联侧MMC与并联侧MMC实现隔离，UPFC切换至STATCOM模式。
6.根据权利要求4所述的基于晶闸管转移电阻电路的UPFC故障渡越方法，其特征在于，若UPFC正常运行MMC间有功功率传输方向为并联侧流向串联侧，所述方法具体包括：
正常运行时，所述反并联双晶闸管组的第一晶闸管导通、第二晶闸管截止，所述第一晶闸管导通后撤销其触发脉冲；
当交流***发生短路后，由于直流母线上串联的反并联双晶闸管组中的第一晶闸管单向导通，串联侧MMC馈入直流母线的故障电流无法通过单向导通的第一晶闸管流入并联侧MMC，并联侧MMC与串联侧MMC自动隔离，UPFC切换至STATCOM模式，为故障后的***母线电压提供无功功率支撑。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112202184A (zh) * 2020-10-10 2021-01-08 华北电力大学 基于并联侧改进控制的upfc故障渡越方法
CN112526261A (zh) * 2020-11-25 2021-03-19 西安西电电力***有限公司 一种故障控制策略试验***及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593866A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 中电普瑞科技有限公司 一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器
CN103236710A (zh) * 2013-04-12 2013-08-07 国家电网公司 采用模块化结构的统一潮流控制器
CN106787655A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 国网浙江省电力公司绍兴供电公司 一种限流式upfc直流侧过压保护电路
CN106953305A (zh) * 2017-04-18 2017-07-14 浙江大学 一种具有直流潮流控制能力的组合式高压直流断路器及其控制策略
US10305394B2 (en) * 2015-06-22 2019-05-28 Hyosung Heavy Industries Corporation Apparatus for supplying power to sub-module of MMC
EP3574576A1 (en) * 2017-01-27 2019-12-04 General Electric Technology GmbH A protection arrangement for an mmc-hvdc sub-module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102593866A (zh) * 2012-02-23 2012-07-18 中电普瑞科技有限公司 一种基于模块化多电平换流器结构的统一潮流控制器
CN103236710A (zh) * 2013-04-12 2013-08-07 国家电网公司 采用模块化结构的统一潮流控制器
US10305394B2 (en) * 2015-06-22 2019-05-28 Hyosung Heavy Industries Corporation Apparatus for supplying power to sub-module of MMC
CN106787655A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 国网浙江省电力公司绍兴供电公司 一种限流式upfc直流侧过压保护电路
EP3574576A1 (en) * 2017-01-27 2019-12-04 General Electric Technology GmbH A protection arrangement for an mmc-hvdc sub-module
CN106953305A (zh) * 2017-04-18 2017-07-14 浙江大学 一种具有直流潮流控制能力的组合式高压直流断路器及其控制策略

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112202184A (zh) * 2020-10-10 2021-01-08 华北电力大学 基于并联侧改进控制的upfc故障渡越方法
CN112526261A (zh) * 2020-11-25 2021-03-19 西安西电电力***有限公司 一种故障控制策略试验***及方法

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