模塊化多電平功率變換技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中的深化應(yīng)用

在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略下，新能源發(fā)電、高壓直流輸電、電力電子負(fù)荷快速發(fā)展，新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)高比例新能源和高比例電力電子設(shè)備(簡(jiǎn)稱“雙高”)特征。模塊化多電平換流器(MMC)因其模塊化結(jié)構(gòu)、采用低壓器件、低諧波輸出、低開關(guān)損耗等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于柔性交直流輸電、新能源并網(wǎng)、電力電子變壓器等電能變換領(lǐng)域。在此背景下，MMC新型拓?fù)浼捌浣Ｅc控制，基于MMC的柔性交直流輸電系統(tǒng)故障機(jī)理分析及協(xié)調(diào)控制策略制定，MMC內(nèi)部開關(guān)器件溫升建模、定制化設(shè)計(jì)及應(yīng)用，MMC新型運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)搭建及MMC系統(tǒng)檢測(cè)等眾多技術(shù)問題亟待解決。

為展示新型電力系統(tǒng)中模塊化多電平功率變換領(lǐng)域的最新成果以及相關(guān)新技術(shù)、新應(yīng)用，《電力工程技術(shù)》編輯部策劃組織了本期“模塊化多電平功率變換技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中的深化應(yīng)用”專題，本人有幸受邀擔(dān)任該專題主編。專題收到大量具備理論創(chuàng)新與工程指導(dǎo)性的優(yōu)質(zhì)稿件，經(jīng)同行評(píng)議、專家評(píng)定，最終選出7篇論文組成專題。在MMC建模與控制方面，武漢大學(xué)黃萌等剖析了單相接地故障下MMC入網(wǎng)電流耦合機(jī)理，并提出利用根軌跡法分析阻抗參數(shù)和電流耦合對(duì)MMC系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定性的影響；華北電力大學(xué)夏長(zhǎng)江等提出MMC橋臂無冗余子模塊時(shí)，子模塊故障后線電壓的恢復(fù)容錯(cuò)控制策略，提高了非故障橋臂子模塊利用率及輸出線電壓幅值。在高壓直流輸電應(yīng)用方面，中南電力設(shè)計(jì)院李浩原等對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)MMC閥側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)的過電壓特性及產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究，為故障預(yù)警和快速隔離奠定基礎(chǔ)；國(guó)網(wǎng)華東電力調(diào)控中心胡宏等對(duì)比了換相換流器(LCC)-MMC特高壓混合級(jí)聯(lián)多端直流輸電系統(tǒng)受端MMC閥組之間的多種協(xié)調(diào)控制策略，并分析了不同故障下控制策略的適應(yīng)性。在MMC內(nèi)部開關(guān)器件建模及設(shè)計(jì)方面，河海大學(xué)余昆等建立MMC開關(guān)器件損耗及溫升模型，分析載波移相和最近電平逼近2種調(diào)制方式對(duì)開關(guān)器件溫升的影響，為實(shí)際工程應(yīng)用提供依據(jù)；華南理工大學(xué)何偉冬等提出基于雙目標(biāo)優(yōu)化的MMC用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)定制化設(shè)計(jì)方法，降低器件成本的同時(shí)兼顧MMC的損耗和可靠性。在MMC系統(tǒng)檢測(cè)及試驗(yàn)方面，南瑞繼保殷冠賢等提出一種MMC新型運(yùn)行試驗(yàn)拓?fù)浼捌淇刂品椒?，降低了直流試?yàn)電源的電壓及容量需求，對(duì)MMC檢測(cè)試驗(yàn)理論研究及平臺(tái)研制具有指導(dǎo)意義。

本專題旨在展示模塊化多電平功率變換技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中深化應(yīng)用的最新研究成果和進(jìn)展，由于專題論文數(shù)量限制以及發(fā)表時(shí)間安排,很多有價(jià)值的論文未能在專題中收錄,希望能夠得到所有作者和廣大讀者的理解。

在此感謝有關(guān)專家學(xué)者對(duì)本專題的大力支持，感謝《電力工程技術(shù)》編輯部為本專題策劃、組織和出版所做的大量細(xì)致的工作，最后衷心希望本專題能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者提供交流平臺(tái)，為模塊化多電平功率變換技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中的深化應(yīng)用提供有益參考。