[实用新型]一种模块化多电平变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电能转换技术领域，特别涉及一种模块化多电平变换器。

背景技术

随着大容量、新能源、特殊环境电能变换技术，特别是近年来流行的高压直流输电技术(High Voltage Direct Current, HVDC)的不断发展，能源系统对多电平变换器的灵活性和稳定性要求也日益苛刻，传统两电平变换器拓扑已无法满足高电压和大功率等级的要求。模块化组合多电平变换器（MMC）自2002年提出以来，以其独特的结构优势逐渐成为多电平变换器领域的研究重点，为应对当前能源技术发展的需要，大量新型拓扑被与新型子模块电路被设计并运用于各类MMC系统。然而现有MMC子模块电路存在器件数多，控制复杂，稳定性不高等缺点。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种模块化多电平变换器，能有效提高电压利用率及输出电平数，且系统可控性高。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种模块化多电平变换器，其包括输入电源、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、负载电阻和电路结构完全相同的、工作模态可控的第一子模块电路、第二子模块电路、第三子模块电路、第四子模块电路、第五子模块电路、第六子模块电路、第七子模块电路、第八子模块电路；所述输入电源的正极连接第一子模块电路的第一端和第五子模块电路的第一端，所述输入电源的负极连接第四子模块电路的第二端和第八子模块电路的第二端；所述第一子模块电路的第二端连接第二子模块电路的第一端；所述第二子模块电路的第二端通过第一电感连接第二电感的一端和负载电阻的一端；所述第二电感的另一端连接第三子模块电路的第一端；所述第三子模块电路的第二端连接第四子模块电路的第一端；所述第五子模块电路的第二端连接第六子模块电路的第一端；所述第六子模块电路的第二端通过第三电感连接第四电感的一端和负载电阻的另一端；所述第四电感的另一端连接第七子模块电路的第一端；所述第七子模块电路的第二端连接第八子模块电路的第一端。

所述的模块化多电平变换器中，所述第一子模块电路包括用于充放电的储能单元；用于根据接收到的控制指令使所述第一子模块电路的工作模态处于电容充电模态、电容放电模态、电容旁路模态、电流阻断模态和电流过零续流模态其中一种的桥式电路单元；所述第一子模块电路还包括输入输出单元；所述储能单元和输入输出单元均连接桥式电路单元。

所述的模块化多电平变换器中，所述储能单元包括第一电容，所述第一电容与所述桥式电路单元并联。

所述的模块化多电平变换器中，所述桥式电路单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第一功率二极管和第二功率二极管；所述第一功率开关管的发射极连接第一电容的一端和第二功率开关管的集电极，所述第一功率开关管的集电极连接第三开关管的集电极、第一功率二极管的负极和输入输出单元；所述第二功率开关管的发射极连接第四功率开关管的集电极、第二功率二极管的负极和输入输出单元；所述第三功率开关管的发射极连接第一电容的另一端、第一功率二极管的正极和第四功率开关管的发射极；所述第四功率开关管的发射极还连接第二功率二极管的正极。

所述的模块化多电平变换器中，所述输入输出单元包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端连接第一功率开关管的集电极，所述第二连接端连接第二功率开关管的发射极。

相较于现有技术，本实用新型提供的模块化多电平变换器包括输入电源、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、负载电阻和电路结构完全相同的、工作模态可控的第一子模块电路、第二子模块电路、第三子模块电路、第四子模块电路、第五子模块电路、第六子模块电路、第七子模块电路、第八子模块电路，通过控制八个子模块电路的工作模态可输出正弦近似度高的电压波形，在有效提高了电压利用率的同时还增加了输出电平数，可降低总谐波畸变率（THD），从而有效提高了系统性能。

附图说明

图1为本实用新型提供的模块化多电平变换器的电路图

图2为本实用新型提供的第一子模块电路的电路图。

图3 为本实用新型提供的第一子模块电路电容充电模态的示意图。

图4 为本实用新型提供的第一子模块电路电容放电模态的示意图。

图5 为本实用新型提供的第一子模块电路电流阻断模态的示意图。

图6 为本实用新型提供的第一子模块电路电容旁路模态第一实施例的示意图。