一种基于开关电容器链的新型线式换流器，用于实现单位功率因数运行并消除换流故障

《IEEE Transactions on Power Delivery》：A Novel Line Commutated Converter Based on Switch Capacitor Chains for Unit Power Factor Operation and Commutation Failures Elimination

高压直流输电中的线换流整流器存在换流失败和功率因数问题，本文提出基于开关电容链的新型拓扑结构，通过IGCT与晶闸管组成的H桥子模块实现单位功率因数运行，并创新设计控制策略有效抑制交流故障时的换流失败。仿真验证该结构在单/双相及三相接地故障下均能保持UPF运行，同时减少无功补偿设备需求，降低系统成本和占地面积。

　　

摘要：

由于线式换流器（LCC）具有较高的传输容量、功率反转能力、低损耗和低成本，因此被广泛应用于高压直流（HVDC）系统中。然而，它们容易出现换流故障（CFs）并产生无功功率需求。为了解决这些问题，本文提出了一种基于开关电容器链（SCC）的新型LCC拓扑结构，该结构能够在逆变器和整流器两种模式下实现单位功率因数（UPF）运行，并在交流故障期间消除换流故障。所提出的SCC由集成门极可关断晶闸管（IGCT）和普通晶闸管的H桥子模块组成，使得换流器能够保持与传统LCC相同的功率传输容量和浪涌电流承受能力。考虑到晶闸管的反向恢复过程，本文开发了一种控制策略以确保SCC的可靠运行。仿真结果表明，基于SCC的改进型LCC能够在逆变器和整流器模式下实现UPF运行，并有效消除零阻抗单相、双相和三相对地故障中的换流故障。此外，该换流器减少了无功功率补偿装置的需求，从而降低了换流站的总成本和占地面积。