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对直流输配电系统而言,能否快速有效阻断直流侧发生双极短路故障时的故障电流,对其安全运行具有重要意义。现有的直流断路器技术还不够成熟,交流断路器反应较慢,具有直流故障电流阻断能力的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)子模块拓扑是一种理想的选择。基于半桥子模块(Half Bridge Sub-module,HBSM)和全桥子模块(Full Bridge Sub-module,HBSM)构成的子模块混合型MMC,在具有直流侧故障电流阻断能力的同时,还节省了硬件成本,是一种新型实用的MMC拓扑。本文首先对国内外现有的直流配电中心研究现状,MMC研究现状,直流侧故障电流阻断方法研究现状进行了介绍,明确了本文采用基于HBSM和FBSM构成的子模块混合型MMC阻断直流故障电流的方案。其次对子模块混合型MMC进行了详细研究。对比分析了几种具有直流侧故障电流阻断能力的单一子模块拓扑和MMC系统级拓扑的各自性能特点。详细分析了HBSM和FBSM的工作原理,建立了子模块混合型MMC的数学模型。根据数学模型设计了子模块混合型MMC的内环电流控制器、外环控制器和环流抑制控制器;根据直流侧可能出现的不同故障类型,推导了子模块混合型MMC的HBSM和FBSM配置原则;根据传统MMC最近电平逼近调制策略,设计了子模块混合型MMC电容电压平衡的最近电平逼近调制策略。最后针对直流配电中心多回柔性互联的10kV线路,提出了一种平衡负载策略的直流功率实时调制技术,用以实现多回线路之间的负载平衡。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了四端直流配电中心仿真模型,对系统功率波动、换流器退出运行和直流侧双极短路故障分别进行了仿真分析。针对功率波动和换流器退出运行,对是否加装有功功率调制装置进行对比仿真分析,验证了所提直流功率调制策略对直流配电中心控制的有效性。针对直流侧双极短路故障,对换流器分别采用全HBSM、全FBSM、HBSM和FBSM各占一半的子模块混合型MMC进行了仿真分析,验证了子模块混合型MMC的直流侧故障电流阻断能力。