DC Fault Performance in MTDC System : Active Fault Clearing by FB-MMC

Rayamarakkarveettil Puthanpurayil, Shahariya Rasheed

4. term

Energy Engineering, Master

2025

2025-05-28

64

Højspændt jævnstrøm (HVDC) gør det muligt at flytte store mængder vedvarende elektricitet over lange afstande og forbinde regionale elnet. Når der opstår en kortslutning på jævnstrømssiden (en DC‑fejl), bestemmes strømstigning og afbrydelsesmuligheder i høj grad af den omformer, der kobler vekselstrøm og jævnstrøm sammen. I netkommuterede HVDC‑anlæg (LCC) kan omformeren hurtigt afbryde fejlen. I HVDC‑anlæg med modulære multilevel‑omformere (MMC), især med halvbro‑undermoduler, er fejlafbrydelsen afhængig af AC‑ eller DC‑afbrydere. DC‑afbrydere kan gribe ind, før omformeren må blokere, men de er dyre og teknisk komplekse. AC‑afbrydere arbejder i den periode, hvor strømmen løber gennem friløbsdioder på AC‑siden, hvilket giver relativt lange tider for fejlrydning og genopstart. Projektet undersøger brugen af helbro‑undermoduler i MMC’er, som muliggør aktiv fejlrydning, i hybride punkt‑til‑punkt‑forbindelser og multiterminal‑systemer (små DC‑net). I stedet for passivt at blokere strømmen under en fejl udvikles en forbedret styringsstrategi, der udnytter helbroens fulde arbejdsområde til at skabe de nødvendige spændinger for at slukke fejlen og medvirke til hurtigere genopretning, så afhængigheden af eksterne afbrydere kan mindskes.

High‑voltage direct current (HVDC) technology makes it possible to move large amounts of renewable electricity over long distances and to interconnect regional grids. When a short circuit occurs on the DC side (a DC fault), the rise of current and how it can be stopped are largely determined by the converter that links AC and DC. In line‑commutated converter (LCC) HVDC, the converter can quickly interrupt fault current. In modular multilevel converter (MMC) HVDC, especially with half‑bridge submodules, interrupting the fault relies on circuit breakers on either the DC or AC side. DC circuit breakers can act before the converter has to block, but they are costly and technically demanding. AC circuit breakers operate during a period when current free‑wheels through diodes on the AC side, which leads to comparatively long fault‑clearing and system restoration times. This project investigates using full‑bridge submodules in MMCs, which enable active fault clearing, in hybrid point‑to‑point links and multi‑terminal systems (small DC grids). Rather than passively blocking current during a fault, we develop an enhanced control strategy that uses the full operating range of the full‑bridge to generate the voltages needed to extinguish the fault and aim for quicker recovery, reducing dependence on external breakers.

[This summary has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]

DC fault ; FB MMC ; Active fault clearing ; HB MMC ; MMC ; LCC ; HVDC ; Hybrid HVDC

Download
View record in AAU Student Projects