[发明专利]一种具备零直流电压故障穿越能力的MMC及其设计方法

权利要求书

1.一种具备零直流电压故障穿越能力的MMC的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定MMC由两种拓扑结构的子模块组成，分别表示为第一子模块和第二子模块；其中，第一子模块确定为半桥子模块，以降低MMC的设计成本及提高其运行效率；第二子模块需满足如下条件：能在非闭锁状态下输出正、负及零三类电平，使MMC具备零直流电压穿越能力；

(2)确定零直流电压故障穿越方案；

其中，穿越方案遵循以下原则：所有半桥子模块均旁路，同相上、下桥臂的第二子模块总输出电压等大反相，下桥臂第二子模块总输出电压为该相瞬时电压值，同桥臂第二子模块只能输出正电平及零电平，或者负电平及零电平；

第二子模块投切原则满足如下条件：(A1)需追加投入子模块时，如果当前桥臂电流对子模块中电容充电，应投入原处于切除状态的电压较低的第二子模块；反之，应投入原处于切除状态的电压较高的第二子模块；(A2)需追加切除子模块时，如果当前桥臂电流对子模块电容充电，应切除原处于投入状态的电压较高的第二子模块；反之，应切除原处于投入状态的电压较低的第二子模块；

(3)根据步骤(2)确定的零直流电压故障穿越方案，确定第一子模块和第二子模块的个数，以使得MMC在可实现零直流电压故障穿越的同时成本最低及运行效率最高，完成MMC的设计；

其中，半桥子模块的个数满足如下条件：单桥臂中半桥子模块总投入电压为直流侧额定电压与交流侧相电压峰值之差；第二子模块的个数满足如下条件：单桥臂中第二子模块最大总投入电压为交流相电压的峰值。

2.如权利要求1所述的具备零直流电压故障穿越能力的MMC的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在电压调制系数为1时，如果半桥子模块的额定电压与第二子模块的额定电压比值为1:1，则半桥子模块与第二子模块的个数比为1:1，半桥子模块个数为直流侧额定电压与半桥子模块额定电压比值的一半；如果半桥子模块的额定电压与第二子模块的额定电压比值为1:2，则半桥子模块与第二子模块的个数比为2:1，半桥子模块个数为直流侧额定电压与半桥子模块额定电压比值的三分之二。

3.如权利要求1或2所述的具备零直流电压故障穿越能力的MMC的设计方法，其特征在于，所述第二子模块为全桥子模块或交叉连接双半桥子模块。

4.一种用权利要求1至3中任一项所述的方法设计的模块化多电平变换器。