王朝亮，许建中，赵成勇，赵鹏豪，宗 波，3

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，浙江 杭州 310014；2.华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206；3.国网智能电网研究院，北京 102200）

0 引言

近年来，模块化多电平换流器MMC（Modular Multilevel Converter）发展迅速，并已成功应用在高压直流输电系统HVDC（High Voltage Direct Current system）领域[1-5]。基于模块化多电平换流器的高压直流输电（MMC-HVDC）是电压源换流器型高压直流输电 VSC-HVDC（Voltage Source Converter-HVDC）技术向高电压大功率方向发展的最新成果[1-2]。与传统基于电压源换流器的两电平、三电平VSC-HVDC相比，MMC采用了模块化结构，通过改变子模块数目可以实现电压及功率等级的灵活变化，并且具有开关频率低、损耗小、谐波含量和电磁干扰小、结构简单、易于扩展等诸多优点[1-10]，非常适合高电压、大功率的供电场合，在大规模风电并网、电网互连、黑启动、城市中心供电等领域具有广阔的应用前景。

直流故障是MMC-HVDC工程运行中必须考虑的故障类型，其对系统控制器及工程参数设计有重要影响。目前高压大容量直流断路器制造工艺尚不成熟，其工程应用还无法在短时间内实现[11-15]，因此直流侧故障只能够通过跳开交流断路器来切断故障电流，但该方法却带来了系统响应速度较慢、重新启动配合动作时序复杂、恢复时间长等一系列问题，这给系统的可靠性带来了严重影响。开发及研究具有直流故障穿越能力的MMC结构或类似结构已经成为了业界的关注热点。半桥子模块HBSM（Half-Bridge Sub-Module）、全桥子模块 FBSM（Full-Bridge Sub-Module）和双箝位型子模块CDSM（Clamp-Double Sub-Module）是 MMC 主要的子模块可选结构[16-17]，分别采用这3种子模块结构的MMC本文称为HBMMC、FBMMC和CDMMC。……