蔡新红 ，赵成勇

（1.华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206；2.石河子大学 机械电气工程学院，新疆 石河子 832003）

0 引言

20世纪90年代以来，随着以全控型器件为基础的电压源换流器VSC（Voltage Source Converter）在高压直流（HVDC）输电系统中的逐步应用［1-2］，目前已投入的VSC-HVDC输电工程已超过14项，多为两电平和三电平的VSC，其存在的主要问题为IGBT串联所带来的静态均压、动态均压、电磁干扰以及由于过高的开关频率带来的开关损耗［3］。而模块化多电平换流器 MMC（Modular Multilevel Converter）［4-5］通过子模块串联构成，易于扩展，谐波畸变小，开关损耗低，容易实现冗余控制［6-7］，因此MMC一经问世，便以其独特的技术优势受到各国学者的广泛关注。目前已投入的MMC-HVDC工程仅有2项，文献［8-10］对工程的各方面给予了介绍，在控制保护系统方面，文献［11-16］重点放在了MMC的控制策略、调制策略、电容电压平衡控制、桥臂环流抑制及故障保护策略研究上，而对整体的MMC-HVDC系统控制保护体系框架的研究文献甚少，文献［17］对VSC-HVDC控制保护系统的功能进行了详细的论述，文献［18］也仅指出了MMC-HVDC控制系统包括系统级控制、变流器控制和阀控制，因此对MMC-HVDC控制保护体系框架的进一步研究是非常有必要的。

本文首先介绍了MMC的拓扑结构及两端MMCHVDC输电系统的基本组成，详细阐述了MMC-HVDC控制保护系统的设计原则、基本要求及主要功能，阐明了控制保护系统采用多重化配置及分层设计的必要性，进一步明确了MMC-HVDC控制保护系统的体系框架，搭建了MMC-HVDC控制保护系统的总体结构。最后提出了MMC-HVDC控制保护系统的设计和实现方案，为后续直流输电系统通用控制保护平台的开发奠定了基础。……