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模块化多电平换流器型高压直流输电(Modular Multilevel Converterbased High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)技术是一种新型直流输电技术,能满足人们对直流输电的高电压、远距离、大容量的发展要求,对我国的电网结构调整、电力质量提升等方面有着重大的意义。对直流故障的处理是MMC技术的一个主要难题,应用广泛的半桥子模块(half-bridge sub-module,HBSM)拓扑不具有直流故障阻断能力,采用全桥子模块(full-bridge sub-module,FBSM)则成本高昂,控制复杂。论文提出了一种具有直流故障阻断能力的新型MMC子模块拓扑,称为单边二极管箝位型双子模块(Single Diode Clamp Double Sub-module,SDCDSM),对其拓扑结构、工作特性、控制策略等进行了详细研究,并通过仿真证明了SDCDSM的可行性。论文研究内容安排如下:首先,介绍了MMC的拓扑结构和多电平生成原理,以HBSM为例分析子模块工作原理,引出具有直流故障阻断能力的子模块拓扑,对它们的输出特性和故障特性进行分析和对比,总结规律,作为新型拓扑的设计依据。其次,提出了具有直流故障阻断能力的新型MMC子模块拓扑SDCDSM。对其拓扑结构和工作特性进行了详细地分析和研究,并与已有子模块拓扑在器件使用数量、多电平输出能力、器件耐压水平要求等方面进行量化比较,总结SDCDSM的优劣。再次,针对SDCDSM的特点,选择合适的控制策略,包括最近电平逼近调制策略、环流抑制策略、传统的电容电压排序算法等。介绍了这些控制策略和算法的基本原理,研究设计对应的控制器,并对传统电容电压排序算法进行了一定改进,使其适用于SDCDSM。最后,介绍了子模块电容与桥臂电感的选取方法,在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了HVDC仿真模型,进行了SDCDSM-MMC在稳态、功率调节、直流瞬时故障等情况的仿真,结果证明了SDCDSM及所采用控制策略的可行性。