[实用新型]功率模块和变流器

说明书

本申请实施例提供了一种功率模块和变流器，功率模块包括多个级联的功率子模块，每一级功率子模块包括：上半桥功率组件、开关电源、上半桥母线电容、模块控制板、下半桥功率组件和下半桥母线电容；该功率模块通过一个开关电源同时从上半桥母线电容和下半桥母线电容的正负直流母线上取电，并为上半桥功率组件和下半桥功率组件供电，且可以通过一个模块控制板控制上半桥功率组件和下半桥功率组件的工作，本申请实施例提供的功率模块节约一个开关电源、节约一个模块控制板，节约一组高速通讯光纤，使得整个MMC换流阀系统的成本大幅度降低，对柔性直流输电技术的推广应用起到了积极的作用。

技术领域

本申请涉及功率设备技术领域，具体而言，本申请涉及一种功率模块和变流器。

背景技术

柔性直流输电技术是一种以电压源换流器、可控器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术，是解决风力、太阳能等可再生能源发电并网运行等问题的有效途径之一。

目前，MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流阀)换流阀系统级联的功率模块数量较多，且该MMC换流阀系统上的开关电源、通信光纤、旁路开关、模块控制板以及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件价格都很昂贵，造成整个MMC换流阀系统成本居高不下，影响了柔性直流输电技术的推广应用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种功率模块和变流器，用以使得整个MMC换流阀系统的成本大幅度降低。

为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种功率模块，包括多个级联的功率子模块，每一级功率子模块包括：上半桥功率组件、开关电源、上半桥母线电容、模块控制板、下半桥功率组件和下半桥母线电容；

上半桥母线电容的两端分别与上半桥功率组件的第一端和第二端连接，上半桥功率组件的第三端用于作为本级的功率子模块的级联输入端；

下半桥母线电容的两端分别与下半桥功率组件的第一端和第二端连接；上半桥功率组件的第二端与下半桥功率组件的第三端连接；下半桥功率组件的第二端用于作为本级的功率子模块的级联输出端；

开关电源的第一输入端和第二输入端，分别与上半桥母线电容的两端连接；开关电源的第三输入端和第四输入端，分别与下半桥母线电容的两端连接，开关电源的三个输出端分别连接至上半桥功率组件、下半桥功率组件和模块控制板；

模块控制板与上半桥功率组件和下半桥功率组件连接。

可选地，每一级功率子模块还包括：旁路开关，旁路开关的一端与本级的功率子模块的级联输入端连接，另一端与本级的功率子模块的级联输出端连接；

旁路开关与开关电源的第四输出端连接，且旁路开关与模块控制板连接。

可选地，每一级功率子模块还包括：上半桥放电电阻和下半桥放电电阻；

上半桥放电电阻与上半桥母线电容并联连接；

下半桥放电电阻与下半桥母线电容并联连接。

可选地，功率模块还包括阀控装置，模块控制板与阀控装置连接。

可选地，开关电源包括被动均压单元和开关子电源；

被动均压单元的第一输入端与上半桥母线电容的一端连接，第二输入端与上半桥母线电容的另一端连接，第三输入端与下半桥母线电容的一端连接，第四输入端与下半桥母线电容的另一端连接；

被动均压单元的第一输出端与开关子电源的第一输入端连接，被动均压单元的第二输出端与开关子电源的第二输入端连接。

可选地，被动均压单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；