背景概述

鑒于日益緊張的能源問題和由此引發的環境問題，國家明確提出要優化能源結構和加快電力產業升級。亟需采用更加靈活、經濟、環保的技術和方法來解決電能傳輸領域所面臨的技術難題：（1）有功功率相互支撐的區域電網間高效聯網與隔離；（2）風力發電、光伏發電等遠離負荷中心的可再生能源發電并網技術；（3）孤島、海上系統等偏遠地區無源負荷供電技術；（4）現有輸配電網擴容及改造技術；（5）距離偏遠或地理分散的小功率電源聯網技術；（6）靈活高質量的電網有功無功調節技術。

柔性直流輸電（Flexible-HVDC）具有可向無源網絡供電、不會出現換相失敗、換流站間無需通信以及易于構成多端直流系統等優點，是構建智能電網的重要裝備，與傳統方式相比，柔性直流輸電在孤島供電、城市配電網的增容改造、交流系統互聯、大規模風電場并網等方面具有較強的技術優勢，能夠有效解決電能傳輸領域所面臨的技術難題。

系統構成

本模塊化多電平柔性直流輸電動模試驗系統結合實際柔性直流輸電工程項目要求，搭建的N電平數字/物理動模試驗系統進行功能性試驗和關鍵技術試驗。基于該試驗系統可開展關于MMC的子模塊均壓策略、環流控制策略、調制策略及多端協調控制等技術研究；另一方面，通過該試驗系統完成諸多本科/研究生教學試驗。

單端模塊化多電平柔性直流輸電動模試驗系統電路由進線斷路器、進線接觸器、軟啟電阻、軟啟接觸器、升壓變壓器、橋臂電抗器、測量單元和功率單元構成；控制保護單元由極控、閥控和后臺監控單元構成。

主電路框圖

系統控制框圖

系統特點

（1）  方便教學

?  工程模擬：結合工程實際情況，子模塊采取自取電工作方式；

?  結構清晰：按照功能架構組屏，方便初學者對系統的認知；

?  直觀展示：各子模塊電壓、系統運行狀態信息實時顯示；

A相上橋臂各子模塊電壓顯示圖

（2）  安全可靠

?  采用光纖通訊方式，確保系統穩定可靠運行；

?  系統穩定。具有橋臂過流、直流母線過流、直流母線過/欠壓保護、交流側過流/過壓保護、短路、通信故障等保護功能；子模塊級具有電容過/欠壓、驅動、取能電源故障等多重保護功能；

（3）  優勢明顯

?  無需交流側提供無功功率；

?  4象限運行且獨立控制有功無功功率；

?  諧波含量小，所需濾波裝置少；

常規試驗

?  系統保護試驗

?  MMC試驗系統邏輯功能測試試驗

?  子模塊軟啟階段均壓試驗

?  子模塊正式運行階段均壓試驗

?  階梯波調制試驗

?  空載穩壓試驗

可選試驗

?  低電壓穿越試驗

?  孤島試驗

?  黑啟動試驗

?  新型控制策略開發

?  有功潮流控制試驗

?  無功潮流控制試驗

?  橋臂環流抑制試驗

?  多端協調控制試驗