本文利用电磁仿真软件,搭建MMC换流阀天线辐射模型,投入典型频率馈电源,计算阀塔在正常和短路状态空间电磁场分布与传播规律,在求解域内监测系统的电场、磁场强度变化,文中的仿真论证结果为实现非接触式换流阀短路故障诊断提供基础仿真依据。首先理论分析MMC换流阀的基本拓扑结构和三种子模块结构,以半桥式子模块作为后续重点研究对象,推导MMC数学模型,获取模块输出电流、电压与桥臂电流、电压的数学关系。结合矩量法搭建阀塔FEKO天线模型,在子模块短路时,对故障电容电压做频谱分析,提取典型频率的馈电源,作为阀塔的辐射电磁场的场源。采用偶极子理论,推导近场区、中场区、远场区场强分布规律。最后应用电磁仿真软件模拟计算换流阀短路故障时空间电磁场变化规律和场强分布特征。仿真结果表明:横向场强求解域内,不同相内相同编号子模块短路,多频率馈电源下的电场强度差值曲线在空间中的分布趋势近乎一致,在距离短路子模块最近的监测区域场强达到峰值,电场能量主要沿着X轴正、负方向对称式上下振荡衰减传播。磁场强度差值曲线三相系统情况不同,A相内,磁场差值曲线均为正,由峰值处沿着X轴的正、负方向衰减传播,直至磁场能量衰减为零。B相内,X轴求解域内监测到的磁场差值曲线正、负均有,磁场强度在峰值处沿着正向X轴平滑衰减直至衰减为负向最大值后再平滑上升达到零。C相内,磁场差值曲线均为负,磁场强度值由峰值处沿着X轴正、负方向平稳降低直至为零。纵向场强求解域内,0.1MHz频率下的曲线开口最小且曲线的变化最为明显,其余频率下的电场强度差值曲线随着频率的增长,曲线的开口角度逐渐增大,直至近似达到180°,对比各频率下的场强传播距离,在0.1MHz频率下的场强传播距离最远。磁场强度差值曲线均存在两个波峰,且峰值出现在距离短路子模块最近的Y轴向监测域内。近场区域内的电场分布形式可分为三种演化阶段即纵向分布、过渡期、横向分布。电场强度的峰值在三个阶段的数值大小同样存在差异,在频率为5、10、30MHz时,短路状态下的电场强度峰值在此阶段反超正常状态下的峰值。远场区内场强分布特征主要表现在电场强度的辐射波瓣和在空间中的传播方向,不同频率的馈电源作用,电场强度的辐射波瓣不同,分别为拱桥式、球形、扁球形,馈电源频率增加,波瓣数量随着增长。FEKO仿真结论与理论研究近似一致,表明从电磁场角度分析换流阀短路故障的有效性,文章的研究成果对MMC换流阀短路故障的定位与检测提供了一种新的解决方案,具有重要的理论意义。该论文有图39幅,表7个,参考文献57篇。