EN抵御换相失败的新型IGCT直流混合换相换流器
A Novel Direct Current Hybrid Commutated Converter Based on Integrated Gate Commutated Thyristor To Mitigate Commutation Failure
- 新型电力系统 2024年2卷第4期 页码：406-417
- 作者机构：
1.国家电网有限公司国家电力调度控制中心，北京 100031
2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京 100084
- 作者简介：
[ "许超群1996-，男，博士研究方向为高压直流输电关键装备及系统优化调控运行E-mail：xu-chaoqun@sgcc.com.cn" ]
[ "余占清1981-，男，副教授，博士生导师研究方向为直流电网及直流输配电技术与关键装备等E-mail：yzq@tsinghua.edu.cn" ]
- 基金信息：国家自然科学基金联合基金集成项目(U216660001);国家自然科学基金青年基金(52407211)
DOI：10.20121/j.2097-2784.ntps.N20240021
中图分类号： TM 721收稿：2024-03-25，
修回：2024-05-28，
纸质出版：2024-11-30
- 稿件说明：
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许超群,余占清,董昱,等．抵御换相失败的新型IGCT直流混合换相换流器[J]．新型电力系统,2024,02(4):406-417．
XU Chaoqun,YU Zhanqing,DONG Yu,et al.A Novel Direct Current Hybrid Commutated Converter Based on Integrated Gate Commutated Thyristor To Mitigate Commutation Failure[J].New Type Power Systems,2024,02(04):406-417.
许超群,余占清,董昱,等．抵御换相失败的新型IGCT直流混合换相换流器[J]．新型电力系统,2024,02(4):406-417． DOI： 10.20121/j.2097-2784.ntps.N20240021.
XU Chaoqun,YU Zhanqing,DONG Yu,et al.A Novel Direct Current Hybrid Commutated Converter Based on Integrated Gate Commutated Thyristor To Mitigate Commutation Failure[J].New Type Power Systems,2024,02(04):406-417. DOI： 10.20121/j.2097-2784.ntps.N20240021.
摘要
基于电网换相换流器的常规直流输电技术是远距离大容量输电的首选方案，但其换相失败问题严重威胁直流多落点电网安全稳定运行。由于晶闸管固有的半控特性，已有方法难以显著降低换相失败风险。文章提出一种新型的基于集成门极换流可关断晶闸管（integrated gate commutated thyristor，IGCT）的混合换相换流器，实现具有主动换流特点的新型换流原理，有效抵御换相失败，提升多直流馈入电网的安全稳定水平。该文在换相失败机理分析的基础上，提出了新型IGCT直流混合换相换流器的拓扑结构、核心器件机理分析，提出了相对应的抵御换相失败的新型换流开关一体化工作方式，并最终，在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真中验证了换流机理，搭建了20 kV级样机并通过实验验证了所提出混合换相换流器的有效性和正确性。
Abstract
Line commutated converter based high voltage direct current transmission technology is the top priority for long-distance and large-capacity power transmission. However
commutation failure is one of the most important factors threatening the safe and stable operation of multi-infeed DC grid. Due to the inherent semi-controlled characteristics of thyristors
the existing methods are difficult to significantly reduce the risk of commutation failure. Therefore
the paper proposes a novel hybrid commutated converter based on integrated gate commutated thyristor. The converter is able to realize a new commutation principle with active commutation characteristics. It is believed to mitigate commutation failure effectively and can improve the safe operation level of multi-infeed DC systems. Based on the analysis of commutation failure mechanism
this paper proposes the new IGCT hybrid commutated converter’s topology structure and high-power device mechanism analysis
and proposes the corresponding new operation mode
which is characterized by commutation and switching integration to mitigate commutation failure. Finally
the hybrid commutated converter is verified in PSCAD/EMTDC electromagnetic transient simulation. A 20 kV-level experimental prototype is built
and the effectiveness and correctness of the proposed converter are verified through the experiments.
关键词
Keywords
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