[实用新型]一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑

说明书

技术领域

本实用新型涉及MMC换流器领域，尤其是一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑。

背景技术

模块化多电平换流器技术即MMC具有交流输出电压谐波畸变率低，模块化结构易于封装，开关器件承受的电气应力小，开关损耗低等优点。其子模块拓扑结构对于MMC系统功能具有至关重要的作用，然而现有的半桥型、全桥型和箝位型子模块拓扑结构存在直流故障问题，若要解决需要较高成本。

本实用新型的子模块拓扑利用电力电子器件快速开关的特性，较好的解决了MMC直流侧故障问题，对永久性和暂时性直流故障均具有快速切除故障电流的能力，适合多端和长距离空线直流输电场合。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑，能迅速切断故障电流，从而避免了交流断路器动作，缩短了直流故障清除时间。

本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑，由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成，具体包括：两个IGBT T1、T2与两个二极管D1、D2构成逆变半桥；在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4，T3和T2反向串联，T3和D3反向并联，二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。

当子模块正常工作时所述IGBT T3一直处于导通状态，当子模块出现故障时，故障信息被反馈到子模块控制器，子模块控制器发出控制信号，关断所有IGBT,穿越直流故障。

所述的TGBT T3其工作状态为导通和关断，其状态由子模块控制器控制。

本实用新型的一种具有直流故障穿越能力的MMC拓扑既能穿越永久性性故障又能穿越暂时性故障。在检测到直流故障后，系统会闭锁所有的IGBT以切断故障电流。对于永久性故障，需要断开交流断路器以隔离故障并进行修复；对于瞬时性故障，故障电流被切断之后，需要解锁IGBT以重新建立直流电压，系统恢复正常运行状态。

附图说明：

图1为本实用新型一种具有直流故障穿越能力的MMC拓扑结构图。

图2为故障闭锁时正向电流通路图。

图3为故障闭锁时负向电流通路图。

其中：T1、T2、T3为IGBT,D1、D2、D3、D4为二极管，C为电容器。

具体实施方式：

针对MMC半桥型子模块拓扑不能够实现直流电流阻断问题，提出了一种改进型子模块拓扑，所提出子模块拓扑具有直流故障电流的闭锁能力，能迅速切断故障电流，从而避免了交流断路器动作，缩短了直流故障清除时间，有利于促进MMC在多端直流输电或远距离架空线直流输电场合的应用。

如图1所示，本实用新型一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑，由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成，具体包括：两个IGBT T1、T2与两个二极管相连，构成逆变半桥；在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4，T3和T2反向串联，T3和D3反向并联，二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。

如图2图3所示，为故障闭锁时的电流通路图。当子模块正常工作时所述IGBT T3一直处于导通状态，当子模块出现故障时，故障信息被反馈到子模块控制器，子模块控制器发出控制信号，关断所有IGBT,穿越直流故障。

正常运行时，T3一直导通，因此T3和D3承受的电压均为0；故障时，由图2可知，D3承受的最大电压为电容电压。系统正常运行时，D4处于反向截止状态，D4承受电容电压；故障时，根据子模块中电流方向的不同，D4承受的电压不同，最大为子模块电容电压。

所述的IGBT T3其工作状态为导通和关断，其状态由子模块控制器控制。

本实用新型的MMC子模块拓扑能够快速清除直流故障，从而能够有效地保护子模块中的电力电子开关器件。故障的快速切除可使系统迅速恢复正常运行，并显著提升了系统的直流故障穿越能力，有利于促进MMC在多端直流输电或远距离架空线直流输电场合的应用。