CN111682788A - 具有故障阻断能力的电流主动转移型mmc电力电子变压器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，包括模块化多电平换流器，模块化多电平换流器包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均包括电感和若干串联的半桥子模块HB；所述模块化多电平换流器还包括断流支路、能量吸收支路、桥臂阻断支路。具有以下优点：解决了半桥型MMC无法阻断直流短路故障、采用直流断路器或者改进子模块的方案又存在技术不成熟、成本过高、控制复杂等不足，能够快速地清除直流短路故障，而且附加电力电子器件少、控制简单。

Description

具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器
技术领域
本发明涉及模块化多电平换流器技术领域，尤其涉及具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器。
背景技术
MMC（模块化多电平换流器）具有动态无功支撑，有功无功控制解耦，输出谐波特性优良等优点，因而在柔性直流输配电领域得到广泛应用，但是直流系统特有的“低阻尼”、“低惯性”的特点导致其故障发展速度极快；同时考虑到多种形式的远距离、大规模新能源并网的需求，采用架空线路作为输电方式显得更为合适。但是架空线路较电缆相比更易发生短路故障。若换流器仍采用半桥型MMC，即使闭锁换流器也无法清除故障电流，这限制了柔性直流电网的大规模推广。
针对架空线路中出现的直流短路故障，现今主要有两种解决方案。一是采用直流断路器，以研究应用较广的混合型直流断路器为例，其存在的缺点是：吸收故障能量的电力电子支路需要大量的全控型电力电子器件，导致直流断路器的造价昂贵；主支路机械开关的使用又延长了故障清除时间；受限于绝缘栅双极型晶体管IGBT的通流能力，快速大容量直流断路器的研制仍是难点。二是采用各种改进的子模块拓扑结构，如钳位双子模块，全桥子模块等，但是这些改进的子模块均通过增加较多的开关管数量、损耗、控制复杂程度来获得直流故障阻断能力，控制复杂且不具较好的经济性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，解决了半桥型MMC无法阻断直流短路故障、采用直流断路器或者改进子模块的方案又存在技术不成熟、成本过高、控制复杂等不足，能够快速地清除直流短路故障，而且附加电力电子器件少、控制简单。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，包括模块化多电平换流器，模块化多电平换流器包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均包括电感和若干串联的半桥子模块HB；
所述模块化多电平换流器还包括断流支路，断流支路用于转移正极直流线路的故障电流；
所述模块化多电平换流器还包括能量吸收支路，能量吸收支路用于吸收平波电抗器和线路电感中所储存故障能量；
所述模块化多电平换流器还包括桥臂阻断支路，桥臂阻断支路用于接收转移的正极直流线路故障电流，并在故障阻断过程中吸收C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余的故障能量。
进一步的，所述断流支路是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT和若干个双向晶闸管组串联组成，其中双向晶闸管是由两个单向晶闸管反并联而成；
所述C相下桥臂还包括若干个串联的全桥子模块FB，能量吸收支路由二极管组和C相下桥臂的全桥子模块组成；
所述桥臂阻断支路由反向串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属性氧化物避雷器并联组成。
进一步的，所述模块化多电平换流器的直流出口连接有平波电抗器，断流支路设置在直流出口与平波电抗器之间。
进一步的，所述二极管组由若干个二极管串联而成，二极管组的阴极与断流支路和平波电抗器的公共端相连，二极管组的阳极与串联的全桥子模块的正极端相连。
进一步的，所述串联的全桥子模块的正极端与串联的半桥子模块的负极端相连，串联的全桥子模块的负极端与直流线路负极相连。
进一步的，所述桥臂阻断支路并联在C相上桥臂和C相下桥臂的电感上。
进一步的，所述全桥子模块的数量由所需故障清除时间和保证交流侧不馈流两方面进行约束。
进一步的，所述模块化多电平换流器处于正常运行状态下，断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，断流支路中的双向晶闸管组也都被触发导通，断流支路处于闭合状态；桥臂阻断支路中绝缘栅双极型晶体管IGBT均关断，桥臂阻断支路处于断路状态；能量吸收支路中二极管组因为承受反压而反向截止，能量吸收支路也处于断路状态；同时C相下桥臂中的全桥子模块工作在热备用运行方式下，即模块化多电平换流器正常运行时，全桥子模块被旁路，模块化多电平换流器闭锁后便投入全桥子模块。
进一步的，所述模块化多电平换流器在发生直流线路故障时，闭锁A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B相下桥臂的半桥子模块并且将C相上桥臂和C相下桥臂中的半桥子模块置于旁路状态，直流出口的电压被钳位在零电位，同时关断断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT和导通桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，主动转移故障电流。
进一步的，所述模块化多电平换流器的故障电流转移结束后，关断断流支路中的双向晶闸管组，当双向晶闸管组关断后，再闭合断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT以保证绝缘栅双极型晶体管IGBT和双向晶闸管组间的均压；然后再闭锁C相上桥臂和C相下桥臂的所有子模块，利用半桥子模块中的电容和避雷器吸收换流器内部故障能量，利用能量吸收支路的全桥子模块中的电容吸收线路侧平波电抗器和线路电感上储存的能量。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的一种具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC拓扑结构造价低，在传统半桥型MMC的基础上仅需要附加极少量的全控性开关器件以及一些成本相对便宜的晶闸管和二极管，具有较好的经济性；利用附加的断流支路、桥臂阻断支路和能量吸收支路之间的时序配合，实现对短路故障能量的快速吸收，故障清除时间短，满足了柔性直流电网对故障清除速度快速性的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例中模块化多电平换流器结构示意图；
图2为模块化多电平换流器内部故障能量吸收回路示意图；
图3为模块化多电平换流器线路侧故障能量吸收回路示意图；
图4为模块化多电平换流器直流出口电流仿真波形图；
图5为模块化多电平换流器直流出口电压仿真波形图；
图6为断流支路电流仿真波形图；
图7为桥臂阻断支路电流仿真波形图；
图8为能量吸收支路电流仿真波形图；
图9为模块化多电平换流器交流出口电流仿真波形图；
图10为模块化多电平换流器六个桥臂电流仿真波形图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，包括模块化多电平换流器，模块化多电平换流器包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均包括电感和若干串联的半桥子模块HB。
所述模块化多电平换流器的直流出口连接有平波电抗器，直流出口和平波电抗器之间设置有断流支路，断流支路用于转移正极直流线路的故障电流，断流支路是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT和若干个双向晶闸管组串联组成，其中双向晶闸管是由两个单向晶闸管反并联而成。
所述C相下桥臂还包括若干个串联的全桥子模块FB，串联的全桥子模块的正极端与串联的半桥子模块的负极端相连，串联的全桥子模块的负极端与直流线路负极相连，全桥子模块的数量由所需故障清除时间和保证交流侧不馈流两方面进行约束。
所述模块化多电平换流器还包括能量吸收支路，用于吸收平波电抗器和线路电感中所储存故障能量。能量吸收支路由二极管组和C相下桥臂的全桥子模块组成，二极管组由若干个二极管串联而成，二极管组的阴极与断流支路和平波电抗器的公共端相连，二极管组的阳极与串联的全桥子模块的正极端相连。
所述模块化多电平换流器还包括桥臂阻断支路，用于接收转移的正极直流线路故障电流，并在故障阻断过程中吸收C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余的故障能量。桥臂阻断支路由反向串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属性氧化物避雷器组成，并联在C相上桥臂和C相下桥臂的电感上。
所述模块化多电平换流器处于正常运行状态下，断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，断流支路中的双向晶闸管组也都被触发导通，断流支路处于闭合状态；桥臂阻断支路中绝缘栅双极型晶体管IGBT均关断，桥臂阻断支路处于断路状态；能量吸收支路中二极管组因为承受反压而反向截止，能量吸收支路也处于断路状态；同时C相下桥臂中的全桥子模块工作在热备用运行方式下，即模块化多电平换流器正常运行时，全桥子模块被旁路，模块化多电平换流器闭锁后便投入全桥子模块。
因此本发明公开的电流主动转移型MMC在正常运行时与传统半桥型MMC基本相同。
所述模块化多电平换流器在发生直流线路故障时，闭锁A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B相下桥臂的半桥子模块并且将C相上桥臂和C相下桥臂中的半桥子模块置于旁路状态，直流出口的电压被钳位在零电位，同时关断断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT和导通桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，主动转移故障电流；故障电流转移结束后，关断断流支路中的双向晶闸管组，当双向晶闸管组关断后，再闭合断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT以保证绝缘栅双极型晶体管IGBT和双向晶闸管组间的均压；然后再闭锁C相上桥臂和C相下桥臂的所有子模块，利用半桥子模块中的电容和避雷器吸收换流器内部故障能量，利用能量吸收支路的全桥子模块中的电容吸收线路侧平波电抗器和线路电感上储存的能量。
所述模块化多电平换流器的故障清除具体过程如下：
t0时刻：直流线路发生金属性双极短路故障，此时模块化多电平换流器仍在运行，交流源与半桥子模块电容同时向短路点放电，故障电流迅速上升。
t1时刻：模块化多电平换流器检测到短路故障的发生，模块化多电平换流器开始动作，将A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B相下桥臂的半桥子模块闭锁，C相上桥臂和C相下桥臂的半桥子模块旁路，同时触发桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT。
t0～t1为故障发展阶段，该时间段取决于检测速度，一般约为2ms，并且由于此阶段A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂电流较大的上升率会导致桥臂电抗过电压，从而引起C相上桥臂和C相下桥臂阻断支路避雷器动作。
t2时刻：此时由于C相所有子模块均被旁路，断流支路两端的电压为零，故而关断断流支路的绝缘栅双极型晶体管IGBT且不会引起开关器件上的过电压，流过断流支路的电流开始向C相上桥臂和C相下桥臂、桥臂阻断支路和能量吸收支路转移。
设置t1 ～t2时间段是为了确保桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT已经导通并能够接收断流支路电流的转移，考虑到开关器件技术条件的限制，取50μs。
t3时刻：待电流转移结束后，断流支路不再有电流流通，因此可以关断其中的晶闸管组。
t2 ～t3是考虑到绝缘栅双极型晶体管IGBT的关断和电流转移过程所设置的必需时间，大概为100～200μs。
t4时刻：为了保证断流支路中绝缘栅双极型晶体管IGBT和晶闸管组间的均压，待晶闸管组完全关断后再导通绝缘栅双极型晶体管IGBT。
t3～t4是考虑到晶闸管的关断时间所设置的，在1ms以内。待所有开关操作完成，将所有C相上桥臂和C相下桥臂的所有子模块切换至闭锁模式，利用子模块电容的反向电压阻断故障电流。
t5时刻：换流器中A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂的电流均衰减到零，但是C相上桥臂和C相下桥臂电感中仍残存部分故障能量未被清除，于是在t5时刻关断电力电子开关中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，利用避雷器吸收残余故障能量。
t4 ～t5：故障阻断时间段，子模块电容吸收故障能量，直至桥臂故障电流和线路故障电流衰减为零。该阶段换流器内部能量吸收回路如图2所示，线路侧故障能量吸收回路等效电路如图3所示。
为验证本发明的可行性，根据表1的参数在MATLAB/Simulink仿真平台中予以验证。
表1 电流主动转移型MMC系统参数
Figure DEST_PATH_IMAGE002
系统在0.2s发生双极短路故障，故障电阻为0.01Ω，故障点距离换流器直流出口10km，经过2ms的检测延迟后，换流器开始阻断故障。
如图4、5所示，MMC在0.2s发生直流短路故障后，子模块电容放电导致直流出口电流迅速上升，同时直流出口电压因为电容的放电效应略有降低。随着0.202s换流器动作，A、B两相子模块闭锁，C相子模块被旁路后，直流出口电压被钳位在零电位，故障电流也停止了上升。在0.20205s关断断流支路中的IGBT，断流支路电流开始向其他支路转移，从图6-8可以看出断流支路电流迅速下降衰减到零，桥臂阻断支路和能量吸收支路也接收到了断流支路的转移电流。从图9中可以看出在C相子模块旁路阶段，交流侧处于三相短路状态，但由于类旁路阶段存在时间很短（约为700μs），所以交流侧并不会出现很严重的过流现象。同时应注意到由于断流支路电流的转移作用，C相上桥臂和C相下桥臂故障电流也因此增长为A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B下桥臂故障电流之和，如图10所示。尽管如此，C相上桥臂和C相下桥臂子模块的开关器件仍因为换流器内部的快速阻断能力仍处在安全范围之内。
在0.2027s之后闭锁换流器，此时直流出口电压即为全桥电容电压，故障电流在电容的吸收作用下开始衰减，并最终在13.5ms内实现线路上的短路故障阻断，如图8所示。而换流器内部A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂的故障电流在HBSM电容反压的作用下快速衰减，在0.2061s完成了内部故障的初步阻断，保障了各个子模块中开关器件的安全。为了清除C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余的故障能量，在各个桥臂电流衰减到零后关断桥臂阻断支路电力电子开关中的IGBT，C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余能量通过避雷器完全吸收，并于10ms内完成换流器内部故障能量的清除，如图7所示。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：包括模块化多电平换流器，模块化多电平换流器包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均包括电感和若干串联的半桥子模块HB；
所述模块化多电平换流器还包括断流支路，断流支路用于转移正极直流线路的故障电流；
所述模块化多电平换流器还包括能量吸收支路，能量吸收支路用于吸收平波电抗器和线路电感中所储存故障能量；
所述模块化多电平换流器还包括桥臂阻断支路，桥臂阻断支路用于接收转移的正极直流线路故障电流，并在故障阻断过程中吸收C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余的故障能量。
2.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述断流支路是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT和若干个双向晶闸管组串联组成，其中双向晶闸管是由两个单向晶闸管反并联而成；
所述C相下桥臂还包括若干个串联的全桥子模块FB，能量吸收支路由二极管组和C相下桥臂的全桥子模块组成；
所述桥臂阻断支路由反向串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属性氧化物避雷器并联组成。
3.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器的直流出口连接有平波电抗器，断流支路设置在直流出口与平波电抗器之间。
4.如权利要求3所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述二极管组由若干个二极管串联而成，二极管组的阴极与断流支路和平波电抗器的公共端相连，二极管组的阳极与串联的全桥子模块的正极端相连。
5.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述串联的全桥子模块的正极端与串联的半桥子模块的负极端相连，串联的全桥子模块的负极端与直流线路负极相连。
6.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述桥臂阻断支路并联在C相上桥臂和C相下桥臂的电感上。
7.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述全桥子模块的数量由所需故障清除时间和保证交流侧不馈流两方面进行约束。
8.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器处于正常运行状态下，断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，断流支路中的双向晶闸管组也都被触发导通，断流支路处于闭合状态；桥臂阻断支路中绝缘栅双极型晶体管IGBT均关断，桥臂阻断支路处于断路状态；能量吸收支路中二极管组因为承受反压而反向截止，能量吸收支路也处于断路状态；同时C相下桥臂中的全桥子模块工作在热备用运行方式下，即模块化多电平换流器正常运行时，全桥子模块被旁路，模块化多电平换流器闭锁后便投入全桥子模块。
9.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器在发生直流线路故障时，闭锁A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B相下桥臂的半桥子模块并且将C相上桥臂和C相下桥臂中的半桥子模块置于旁路状态，直流出口的电压被钳位在零电位，同时关断断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT和导通桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，主动转移故障电流。
10.如权利要求9所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器的故障电流转移结束后，关断断流支路中的双向晶闸管组，当双向晶闸管组关断后，再闭合断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT以保证绝缘栅双极型晶体管IGBT和双向晶闸管组间的均压；然后再闭锁C相上桥臂和C相下桥臂的所有子模块，利用半桥子模块中的电容和避雷器吸收换流器内部故障能量，利用能量吸收支路的全桥子模块中的电容吸收线路侧平波电抗器和线路电感上储存的能量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803758A (zh) * 2021-01-15 2021-05-14 西安交通大学 具有故障阻断的非隔离型高压直流-直流变流器及方法
CN112865055A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 天津大学 一种电感耦合型直流故障限流器及其控制方法
CN113410981A (zh) * 2021-06-19 2021-09-17 山东晨宇电气股份有限公司 一种具有直流故障自清除能力的mmc变压器及其自清障方法
CN114337335A (zh) * 2021-11-27 2022-04-12 深圳供电局有限公司 混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300296A (zh) * 2016-09-08 2017-01-04 华北电力大学 一种主动短路式高压直流断路器
CN106602531A (zh) * 2016-10-18 2017-04-26 华北电力大学 模块化多电平换流器对直流短路故障的桥臂旁路保护电路
CN107453339A (zh) * 2017-09-15 2017-12-08 浙江大学 一种混合式高压直流断路器的稳态补能控制策略
US20180241202A1 (en) * 2015-08-11 2018-08-23 Efacec Energia, Máquinas E Equipamentos Eléctricos, S.A. Fault current managing branch for surge-less current interruption in dc system
CN109217265A (zh) * 2018-08-24 2019-01-15 东北电力大学 一种电流转移型多电平换流器拓扑的清除直流故障方法
CN110768233A (zh) * 2019-10-15 2020-02-07 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 适用于直流电网且具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180241202A1 (en) * 2015-08-11 2018-08-23 Efacec Energia, Máquinas E Equipamentos Eléctricos, S.A. Fault current managing branch for surge-less current interruption in dc system
CN106300296A (zh) * 2016-09-08 2017-01-04 华北电力大学 一种主动短路式高压直流断路器
CN106602531A (zh) * 2016-10-18 2017-04-26 华北电力大学 模块化多电平换流器对直流短路故障的桥臂旁路保护电路
CN107453339A (zh) * 2017-09-15 2017-12-08 浙江大学 一种混合式高压直流断路器的稳态补能控制策略
CN109217265A (zh) * 2018-08-24 2019-01-15 东北电力大学 一种电流转移型多电平换流器拓扑的清除直流故障方法
CN110768233A (zh) * 2019-10-15 2020-02-07 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 适用于直流电网且具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器及其控制方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803758A (zh) * 2021-01-15 2021-05-14 西安交通大学 具有故障阻断的非隔离型高压直流-直流变流器及方法
CN112865055A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 天津大学 一种电感耦合型直流故障限流器及其控制方法
CN112803758B (zh) * 2021-01-15 2021-12-28 西安交通大学 具有故障阻断的非隔离型高压直流-直流变流器及方法
CN112865055B (zh) * 2021-01-15 2022-11-18 天津大学 一种电感耦合型直流故障限流器及其控制方法
CN113410981A (zh) * 2021-06-19 2021-09-17 山东晨宇电气股份有限公司 一种具有直流故障自清除能力的mmc变压器及其自清障方法
CN113410981B (zh) * 2021-06-19 2022-07-12 山东晨宇电气股份有限公司 一种具有直流故障自清除能力的mmc变压器及其自清障方法
CN114337335A (zh) * 2021-11-27 2022-04-12 深圳供电局有限公司 混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置
CN114337335B (zh) * 2021-11-27 2023-11-24 深圳供电局有限公司 混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置

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