基于VSC的MVDC微电网(±10kV)转换器的互连通过等效RL电缆模块实现,此外，在电缆侧引入了P2P故障附Simulink仿真

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🔥 内容介绍

在中压直流（MVDC）微电网中，±10kV 电压等级因兼顾传输效率（降低线路损耗）与设备成本（避免高压绝缘过度设计），成为分布式能源（如风电、光伏）并网、城市配电网升级的主流选择。基于电压源换流器（VSC）的 MVDC 微电网，凭借 VSC 可灵活控制有功功率、无功功率及直流电压的优势，能有效适配分布式能源的波动性与负荷的随机性，其核心架构包含VSC 换流器、±10kV 直流母线、等效 RL 电缆模块、分布式能源单元（DER）及负荷单元，而 VSC 换流器的互连是实现多端微电网功率调度与系统协同控制的关键。

（一）VSC 换流器的核心功能与拓扑选择

1. 核心功能定位：在 ±10kV MVDC 微电网中，VSC 换流器承担 “接口枢纽” 角色，主要实现三大功能：一是将分布式能源（如光伏逆变器输出的低压直流、风电变流器输出的低压交流）通过整流 / 逆变转换为 ±10kV 直流，接入直流母线；二是控制直流母线电压稳定（当系统功率失衡时，通过调整 VSC 的有功功率输出抑制电压波动）；三是实现微电网与外部大电网的柔性互联（若接入大电网，VSC 可作为并网换流器，控制并网功率因数与潮流方向）。

1. 拓扑结构选择：针对 ±10kV 电压等级，VSC 换流器多采用两电平或三电平模块化多电平换流器（MMC） 拓扑。两电平 VSC 结构简单、成本低，适用于功率需求较小（如≤50MW）的微电网；三电平 MMC 拓扑则通过子模块级联实现高压输出，具有谐波含量低、开关损耗小、容错能力强的优势，更适配 ±10kV MVDC 微电网的中高压、大功率场景（如 100MW 级分布式能源集群并网）。以三电平 MMC 为例，其每个桥臂由多个半桥或全桥子模块（SM）组成，通过子模块电容分压实现 ±10kV 直流电压输出，同时可通过脉冲宽度调制（PWM）精确控制换流器输出电压与电流。

（二）±10kV MVDC 微电网的多端互连逻辑

±10kV MVDC 微电网通常采用 “直流母线 + 辐射型 / 环网型” 互连架构，多个 VSC 换流器通过等效 RL 电缆模块连接至公共直流母线，形成多端互联系统。例如：

• 分布式能源侧 VSC（如风电 VSC、光伏 VSC）：将 DER 输出功率转换为 ±10kV 直流，通过 RL 电缆接入直流母线，为系统提供有功功率；

• 储能侧 VSC：作为 “功率缓冲器”，当系统有功过剩时，通过 VSC 控制储能单元充电；当系统有功不足时，控制储能单元放电，维持直流母线电压稳定；

• 负荷侧 VSC：将 ±10kV 直流转换为交流（如 380V/10kV），为交流负荷供电，或直接为直流负荷（如数据中心、电动汽车充电桩）供电；

• 并网侧 VSC（若存在）：连接微电网与外部 220kV/110kV 大电网，实现功率双向流动，当微电网内部功率不足时从大电网吸收功率，当功率过剩时向大电网馈送功率。

这种多端互连架构的核心优势在于 “灵活性与可靠性”—— 通过多个 VSC 换流器的协同控制，可实现功率的分布式调度；若某一 VSC 或电缆故障，其他 VSC 可通过控制策略调整，避免系统整体崩溃。

二、等效 RL 电缆模块的建模与参数设计

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 马大俊.适用于智能配电网的多端口换流器关键技术研究[D].东南大学,2022.

[2] 林霖.基于电力电子变压器的柔性直流互联配电网协调控制研究[D].东北电力大学,2021.

[3] 杨卫朋,张爱民,李俊刚,等.电压不平衡条件下VSC-MVDC系统PID加谐振滑模直接功率控制[J].电网技术, 2018, 42(8):9.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2017.2137.

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