[发明专利]一种新型三相串联模块化多电平HVDC换流器

权利要求书

1.一种新型三相串联模块化多电平HVDC换流器，其特征在于，包括直流输出端、三相交流输入端、第一变压器(T1)、第二变压器(T2)、第三变压器(T3)、第一单相变流器、第二单相变流器及第三单相变流器，其中，三相交流输入端的三个输出端分别与第一变压器(T1)中初级线圈的一端、第二变压器(T2)中初级线圈的一端及第三变压器(T3)中初级线圈的一端相连接，第一变压器(T1)中初级线圈的另一端、第二变压器(T2)中初级线圈的另一端及第三变压器(T3)中初级线圈的另一端相连接，第一变压器(T1)中次级线圈的一端、第二变压器(T2)中次级线圈的一端及第三变压器(T3)中次级线圈的一端分别与第一单相变流器中的第一辅助桥臂(u1)、第二单相变流器中的第一辅助桥臂(v2)及第三单相变流器中的第一辅助桥臂(w3)相连接；

第一单相变流器中的第二辅助桥臂(a1)与直流输出端的正极相连接，第一单相变流器中的主桥臂(1b)与第一变压器(T1)中次级线圈的另一端及第二单相变流器中的第二辅助桥臂(b2)相连接，第二单相变流器中的主桥臂(2c)与第二变压器(T2)中次级线圈的另一端及第三单相变流器中的第三辅助桥臂(c3)相连接，第三单相变流器中的主桥臂(3d)与第三变压器(T3)中次级线圈的另一端及直流输出端的负极相连接；

第一单相变流器中的第二辅助桥臂(a1)、第二单相变流器中的第二辅助桥臂(b2)及第三单相变流器中的第二辅助桥臂(c3)均由n/2个全桥子模块、第一电感及第一电阻依次串联而成，n为大于等于2的偶数；

第一变压器(T1)的次级线圈、第一单相变流器中的第一辅助桥臂(u1)及主桥臂(1b)组成第一交流侧回路，第二变压器(T2)的次级线圈、第二单相变流器中的第一辅助桥臂(v2)及主桥臂(2c)组成第二交流侧回路，第三变压器(T3)的次级线圈、第三单相变流器中的第一辅助桥臂(w3)及主桥臂(3d)组成第三交流侧回路，其中第一交流侧回路的内环电流、第二交流侧回路的内环电流及第三交流侧回路的内环电流均采用交流侧有功、无功电流前馈解耦控制方法进行控制，第一交流侧回路中的主桥臂(1b)、第二交流侧回路中的主桥臂(2c)及第三交流侧回路中的主桥臂(3d)均采用定有功功率及定交流电压控制方法进行控制，第一交流侧回路中的第一辅助桥臂(u1)、第二交流侧回路中的第一辅助桥臂(v2)及第三交流侧回路中的第一辅助桥臂(w3)均采用电流定向的定直流电压控制方法进行控制。

2.根据权利要求1所述的新型三相串联模块化多电平HVDC换流器，其特征在于，引入无功功率分配系数k，通过调节无功功率分配系数k实现无功功率在第一交流侧回路中主桥臂(1b)与第一辅助桥臂(u1)之间的分配、第二交流侧回路中主桥臂(2c)与第一辅助桥臂(v2)之间的分配、以及第三交流侧回路中主桥臂(3d)与第一辅助桥臂(w3)之间的分配。

3.根据权利要求1所述的新型三相串联模块化多电平HVDC换流器，其特征在于，第一单相变流器中的第二辅助桥臂(a1)及主桥臂(1b)组成第一直流电路，第二单相变流器中的第二辅助桥臂(b2)及主桥臂(2c)组成第二直流电路，第三单相变流器中的第二辅助桥臂(c3)及主桥臂(3d)组成第三直流电路，其中，第一直流电路中的内环电流、第二直流电路中的内环电流及第三直流电路中的内环电流均通过直流电流的前馈闭环控制方法进行控制，第一直流电路中的主桥臂(1b)、第二直流电路中的主桥臂(2c)及第三直流电路中的主桥臂(3d)通过定直流电压进行控制，第一直流电路中的第二辅助桥臂(a1)、第二直流电路中的第二辅助桥臂(b2)及第三直流电路中的第二辅助桥臂(c3)通过定直流电压控制。

4.根据权利要求1所述的新型三相串联模块化多电平HVDC换流器，其特征在于，第一单相变流器中的主桥臂(1b)、第二单相变流器中的主桥臂(2c)及第三单相变流器中的主桥臂(3d)均由n个半桥子模块依次串联而成。

5.根据权利要求1所述的新型三相串联模块化多电平HVDC换流器，其特征在于，第一单相变流器中的第一辅助桥臂(u1)、第二单相变流器中的第一辅助桥臂(v2)及第三单相变流器中的第一辅助桥臂(w3)均由第二电阻、第二电感及n/2个半桥子模块依次串联而成。