[实用新型]具有直流短路电流自清除能力的逆阻型MMC子模块结构

说明书

本实用新型公开了一种具有直流短路电流自清除能力的逆阻型MMC子模块结构，它包括电容C；第一开关管T1的发射极、第二开关管T2的集电极、第三开关管T3的发射极和二极管D1的阳极连接，第一开关管的集电极、电容C的正极和二极管D1的阴极连接，第二开关管的发射极、第三开关管的集电极和电容C的负极连接；模块化电阻R上端并联接第二开关管的集电极和第三开关管的发射极，模块化电阻R下端并联接第二开关管的发射极和第三开关管的集电极；本实用新型调整实现了对直流故障的清除，无需增加额外功率器件，降低了成本；针对MMC近端金属性短路故障的特殊情况，可在换流器桥臂串入模块化电阻来加速故障电流清除速度，额外成本低。

技术领域

本实用新型属于电力电子新型换流器技术领域，尤其涉及具有直流短路电流自清除能力的逆阻型MMC子模块结构。

背景技术：

随着电力电子技术的飞速发展，多电平变换器及其相关技术的研究已逐渐成为高压大功率电力应用领域的研究热点。模块化多电平变换器(Modular Multilevelconverter,MMC)作为一种新型的多电平变换器拓扑结构，以其独特的结构优势，克服了传统多电平变换器的不足，其模块化结构具有良好的可扩展性，易于扩展到较高的电压等级和功率水平。在高压直流输电、无功补偿等对电压和功率等级要求较高的场合具有良好的应用潜力。

为了解决传统MMC不具备直流短路电流清除能力的问题，目前主要提出双向反并联晶闸管子模块、全桥型子模块和钳位型双子模块。双向反并联晶闸管子模块如图1所示，由两个开关管、一个电容和两个晶闸管构成，直流故障时，闭锁IGBT，同时导通双向反并联晶闸管，将直流短路转化为交流短路，从而实现直流侧故障电流的自然衰减，但由于实际电路参数不同，容易出现故障电流衰减缓慢的现象，故障电流自清除效果不理想。全桥子型模块如图2所示，由四个开关管和一个电容构成，直流侧故障时闭锁所有开关管，虽然可以有效的抑制短路电流，但使用的器件数量是传统半桥型的两倍，经济效益差。钳位型双子模块如图3所示，由五个开关管、两个二极管和两个电容构成，直流侧故障时闭锁所有开关管清除短路故障，虽进一步减少功率器件数量，但与半桥子模块相比，器件数依然很多。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：提供了一种具有直流短路电流自清除能力的逆阻型MMC子模块结构，能够快速清除直流侧短路故障电流，从而避免交流断路器动作，缩短了直流故障清除时间，提高系统稳定性。

本实用新型的技术方案是：

一种具有直流短路电流自清除能力的逆阻型MMC子模块结构，它包括电容C；第一开关管T1的发射极、第二开关管T2的集电极、第三开关管T3的发射极和二极管D1的阳极连接，第一开关管的集电极、电容C的正极和二极管D1的阴极连接，第二开关管的发射极、第三开关管的集电极和电容C的负极连接；模块化电阻R上端并联接第二开关管的集电极和第三开关管的发射极，模块化电阻R下端并联接第二开关管的发射极和第三开关管的集电极。

第一开关管T1为绝缘栅双极型晶体管；第二开关管T2为绝缘栅双极型晶体管；第三开关管T3为绝缘栅双极型晶体管；二极管D1为反并联二极管。

第一开关管T1的发射极作为子模块输出端的正极，第二开关管T2的发射极作为子模块输出端的负极，输出电压为U_out，所述子模块输入电流i的参考方向与所述输出电压U_out的参考方向相同。

电容C的电压为U_C，U_c=电容电压额定值U_cref。

本实用新型的有益效果：