[发明专利]一种柔性直流输电换流器的功率子模块

说明书

本发明提供了一种柔性直流输电换流器的功率子模块，其第二全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阳极连接，集电极与第二二极管的阴极连接；第一全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阴极连接，集电极与第四全控型半导体器件单元的集电极连接；第三全控型半导体器件单元的集电极与第二二极管的阳极连接，发射极与第四全控型半导体器件单元的发射极连接。与现有技术相比，本发明提供的一种柔性直流输电换流器的功率子模块，成本低、操作简单，能够在架空线直流线路发生故障时，有效抑制直流故障电流。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种柔性直流输电换流器的功率子模块。

背景技术

柔性直流输电技术先进，未来必将取代常规直流，成为直流输电技术主要的发展方向。目前柔性直流主要采用半桥子模块结构的模块化多电平换流器拓扑结构(MMC)，但是其最大的技术缺陷就是无法抑制直流故障电流，导致其无法使用架空线作为输电线路，只能采用直流电缆作为输电介质。直流电缆造价昂贵，而且目前制造高压大容量直流电缆的技术难度还比较大。模块化多电平换流器的子模块拓扑主要包括半桥子模块和全桥子模块，其拓扑电路如图1和图2所示。

半桥子模块拓扑结构简单，所使用的全控型电力电子器件最少，成本最低，但是其不具备抑制直流故障电流的能力；全桥子模块具备抑制直流故障电流的能力，但是使用的全控型电力电子器件很多，成本最高。因此，需要提供一种兼顾抑制直流故障电流能力与较低成本的柔性直流输电换流器功率子模块拓扑，可以在架空线直流线路发生接地故障时，抑制直流故障电流。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种柔性直流输电换流器的功率子模块。

本发明的技术方案是：

所述功率子模块由第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元、第四全控型半导体器件单元、第一二极管、第二二极管、第一电容组、第二电容组、以及第一电容组两端并联的电阻和第二电容组两端并联的电阻组成；

所述第二全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阳极连接，集电极与第二二极管的阴极连接；

所述第一全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阴极连接，集电极与第四全控型半导体器件单元的集电极连接；

所述第三全控型半导体器件单元的集电极与第二二极管的阳极连接，发射极与第四全控型半导体器件单元的发射极连接；

所述第一电容组的一端与所述第一全控型半导体器件单元的集电极连接，另一端与第一二极管的阳极连接；

所述第二电容组的一端与所述第三全控型半导体器件单元的发射极连接，另一端与第二二极管的阴极连接。

所述功率子模块还包括第一引出端子和第二引出端子；所述第一引出端子和第二引出端子之间的电压差为该功率子模块的输出电压；

所述第一引出端子设置在所述第一全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阴极之间；

所述第二引出端子设置在所述第三全控型半导体器件单元的集电极与第二二极管的阳极之间。

优选的，所述功率子模块的工作模式包括正常运行模式和故障运行模式；

当功率子模块工作在正常运行模式时，功率子模块的输出电压的输出模式包括：

模式一：导通第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元和第三全控型半导体器件单元，则所述输出电压为所述第一电容组的两端电压，以及第二电容组的两端电压的和；

模式二：导通第一全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元和第四全控型半导体器件单元，则所述输出电压为零；