[发明专利]桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器

说明书

技术领域

本发明涉及组合模块多电平变换器领域，具体涉及桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器。

背景技术

随着高压直流输电的不断发展，多电平变换器得到了巨大的发展。其中，模块组合多电平变换器（ModularMultilevelConverter，MMC）作为一种新型的多电平拓扑，除了具有传统多电平变换器的优点，模块组合多电平变换器采用模块化结构设计，便于系统扩容和冗余工作；具有不平衡运行能力、故障穿越和恢复能力，系统可靠性高；由于具有公共直流母线，模块组合多电平变换器尤其适用于高压直流输电系统应用。

目前，MMC子模块主要有半桥子模块和全桥子模块两种。由半桥子模块构成的MMC结构简单，但不具有直流侧短路故障自清除能力；由全桥子模块构成的MMC具有直流侧短路故障自清除能力，但需要双倍的器件，成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器。

本发明采用的技术方案是：桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器的每相电路由上桥臂、下桥臂、第一电容和第二电容组成；所述上桥臂由半桥子模块构成，所述下桥臂由类全桥子模块构成。第一电容的正极与上桥臂的一端、直流输电系统直流侧的正极连接，上桥臂的另一端与下桥臂的一端、直流输电系统交流侧连接，下桥臂的另一端与第二电容的负极、直流输电系统直流侧的负极连接，第二电容的正极与第一电容的负极、地连接。

所述上桥臂由N个半桥子模块和第一电感构成；N个半桥子模块依次串联，形成半桥子模块串，半桥子模块串的一端与第一电感的一端连接，半桥子模块串的另一端作为上桥臂的一端，第一电感的另一端作为上桥臂的另一端。所述下桥臂由N个类全桥子模块和第二电感构成；N个类全桥子模块依次串联，形成类全桥子模块串，类全桥子模块串的一端与第二电感的一端连接，类全桥子模块串的另一端作为下桥臂的一端，第二电感的另一端作为下桥臂的另一端。

进一步地，半桥子模块由第一开关管、第二开关管和第三电容构成；第一开关管的集电极和第三电容的正极连接，第三电容的负极与第二开关管的发射极连接，第一开关管的发射极与第二开关管的集电极连接；第二开关管的集电极、发射极作为半桥子模块的两端。

进一步地，类全桥子模块由第三开关管、第四开关管、第五开关管、二极管和第四电容构成；第三开关管的集电极与第四电容的正极、第四开关管的集电极连接，第四开关管的发射极与第五开关管的集电极连接，第五开关管的发射极与二极管的阳极、第四电容的负极连接，二极管的阴极与第三开关管的发射极连接；第三开关管的发射极、第四开关管的发射极作为类全桥子模块的两端。

与现有技术相比，本发明具有的优势为：具有直流侧短路故障自清除能力。与现有的仅由半桥子模块构成的MMC相比较，本发明具有直流侧短路故障自清除能力；与现有的仅由全桥子模块构成的MMC相比较，本发明使用开关管数目大大减少，降低了成本。

附图说明

图1是本发明的桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器的电路结构图；

图2是图1所示的桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器的半桥子模块的电路结构图；

图3是图1所示的桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器的类全桥子模块的电路结构图；

图4是三相桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器直流侧发生短路故障时的等效电路。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的内容和特点，以下结合附图对本发明的具体实施方案进行具体说明。但本发明的实施不限于此。

参考图1，本发明的桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器的每相电路由上桥臂11、下桥臂12、第一电容C₁和第二电容C₂组成；所述上桥臂11由半桥子模块构成，所述下桥臂12由类全桥子模块构成。其中，第一电容C₁的正极与上桥臂11的一端、直流输电系统直流侧的正极14连接，上桥臂11的另一端j与下桥臂12的一端、直流输电系统交流侧13连接，下桥臂12的另一端与第二电容C₂的负极、直流输电系统直流侧的负极15连接，第二电容C₂的正极与第一电容C₁的负极、地n连接。