改进混合半桥MMC：故障阻断与经济性的新型直流输电解决方案

本文主要探讨了一种具有故障阻断能力的改进混合型半桥MMC（Moduleized Multilevel Converter，MMC）的设计与应用，针对半桥MMC在直流侧短路时无法有效阻断故障电流的问题。作者提出的新拓扑通过改进半桥子模块的结构，结合特定的辅助电路来增强其故障处理能力，实现了故障电流的转移和阻断。研究重点集中在直流双极短路故障情况下，改进混合型半桥MMC的动态故障阻断过程。 文章详细分析了故障发生时，改进拓扑如何通过控制晶闸管和二极管的工作状态，以及一个额外的机械开关，来有效地切断故障电流路径，防止故障电流持续流通。与传统的半桥MMC相比，这种改进方案节省了开关器件的使用，仅增加了少量的晶闸管、二极管和一个机械开关，从而降低了成本和减少了通态损耗，体现出良好的经济性。 设计的关键在于合理选择关键器件的参数，以确保在极短时间内（几十毫秒内）能有效地完成故障隔离，这对于架空线直流输电系统的稳定运行至关重要。作者通过搭建双端51电平的改进混合型半桥MMC直流输电模型，进行了深入的仿真验证，结果显示，新提出的拓扑在实际应用中展现出优良的故障阻断能力和实用性。 该研究对MMC在高压直流输电系统中的可靠性提升具有重要意义，尤其是在架空线路的传输场景中，能够显著减少因故障导致的系统风险，从而推动VSC-HVDC技术在大容量、远程直流输电领域的广泛应用。此外，本文的工作也为其他类似系统的故障防护策略提供了有价值的参考。