[实用新型]一种模块化多电平变换器模块冗余配置电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电，尤其是一种模块化多电平变换器模块冗余配置电路。

背景技术

柔性直流输电技术是一种基于电压源型变换器的新型高压直流输电(HVDC)技术，随着高压直流输电系统的广泛应用，柔性直流输电技术得到了广泛关注，目前已经取得了很多成果，进而也促进了高压直流输电系统的快速发展。模块化多电平(MMC)技术作为一种新型的多电平拓扑结构，凭借其结构的优势，在柔性直流输电技术领域有着较好的应用前景。传统多电平变换器的主要拓扑结构有以下三种：二极管钳位型、电容钳位型和H桥级联型。二极管钳位型需要大量钳位二极管，直流侧电压均衡问题复杂；电容钳位型需要大量电容，变换器控制复杂。这两种拓扑结构的电平扩展难度大，难以适用于高压场合。H桥级联型拓扑是当今国内外多电平领域的主流结构，该拓扑扩展灵活，不存在电容均压问题，具有高度的稳定性和可靠性。但是该拓扑需要采用移相变压器，制造难度、成本、体积大大增加，在一定程度上也限制了H桥级联型拓扑的进一步应用。然而模块化多电平技术，克服了传统多电平技术的缺点，借助其拓扑结构的优势，高度模块化，集成度高，拓展容易，冗余设计简单，无需辅助均压设备，降低了控制复杂度，提高了系统的可靠性，优化了硬件成本。因此，模块化多电平技术在柔性直流输电技术领域受到广泛的关注，有着巨大的应用前景。

柔性直流输电技术主要是应用于高压直流输电系统中，长期、稳定的运行是该技术的关键。该技术的核心部分就是模块化多电平技术，如何保证模块化多电平变换器模块的正常、可靠地工作将是一个重要的课题。实际上，随着模块化多电平变换器模块数量的增加，使用时间的加长，模块器件的损坏是不可不免的，如何在模块损坏后，还能够使得模块化多电平变换器继续正常工作，否则将会影响输配电系统，对电网造成损失，因此这是一个十分关键的问题。在此背景下，模块冗余的思想应运而生，通过配置一定数量的冗余模块，当某些模块损坏后，立即投入冗余模块，从而保证系统的正常运行。但是，模块冗余数量的选择又成为了一个难题，冗余模块数量配置越多，系统可靠性越高，但是成本较高，冗余模块利用率较差，不经济；冗余模块数量配置越少，成本越低，但是系统的可靠性得不到保障。因此，合理有效的配置模块冗余数量就变得十分重要了。然而，目前并没有具体、有效的模块冗余配置方法。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种模块化多电平变换器模块冗余配置电路，该电路将工作模块与冗余模块通过开关接入共用直流侧电容器，不仅有效节约一个电容器，还具有四种工作模式，当工作模块部分器件发生故障时，剩余器件仍然继续工作，极大的提高了系统的可靠性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模块化多电平变换器模块冗余配置电路，包括：单管IGBT功率模块V₁、单管IGBT功率模块V₂、单管IGBT功率模块V₃、单管IGBT功率模块V₄、开关S₁、开关S₂、开关S₃、开关S₄、开关S₅和直流侧电容器C。

所述单管IGBT功率模块V₁、单管IGBT功率模块V₂、单管IGBT功率模块V₃和单管IGBT功率模块V₄型号均为BSM300GA120DN2，额定电压为1200V，额定电流为430A；所述开关S₁、开关S₂、开关S₃、开关S₄和开关S₅型号均为CJX2-50，额定电流为50A，额定绝缘电压为690V；所述直流侧电容器C的型号为VCGF5A2W152Y，额定直流耐压为450V，电容值为1500uF。