[发明专利]一种低损耗模块化多电平直流直流变换器及其子模块

权利要求书

1.一种低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：所述子模块拓扑由两个半桥结构、四个电容和两个续流二极管组成，其中：

所述半桥结构中，第一个半桥包括第一开关模块和第二开关模块，第二个半桥包括第三开关模块和第四开关模块；所述第一开关模块的负极与所述第二开关模块的正极相连，所述第二开关模块的负极与所述第三开关模块的正极相连，所述第三开关模块的负极与所述第四开关模块的正极相连；所述第二开关模块和所述第三开关模块为逆阻型开关模块；

所述四个电容中，第一个电容的正极与所述第一开关模块的正极相连；所述第一个电容的负极与第二个电容的正极相连；所述第二个电容的负极与所述第二开关模块的负极相连；第三个电容的正极与所述第三开关模块的正极相连；所述第三个电容的负极与第四个电容的正极相连，所述第四个电容的负极与所述第四开关模块的负极相连；

所述两个续流二极管中，第一个续流二极管的负极与所述第一个电容的负极相连，所述第一个续流二极管的正极与所述第四开关模块的正极相连，所述第二个续流二极管的负极与所述第二开关模块的正极相连，所述第二个续流二极管的正极与所述第三个电容的负极相连；

所述第一开关模块的负极和所述第二开关模块的正极之间的节点作为整个子模块的第一个输出端子；所述第三开关模块的负极和所述第四开关模块的正极之间的节点作为整个子模块的第二个输出端子。

2.根据权利要求1所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：所述第一个输出端子连接第一个半桥结构的输出口和第二续流二极管的阴极，所述第二个输出端子连接第二个半桥结构的输出口和第一续流二极管的阳极。

3.根据权利要求1所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：所述第一开关模块、所述第四开关模块均由一个绝缘栅双极晶体管和一个二极管反并联组成。

4.根据权利要求1所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：所述第二开关模块由第一逆阻型绝缘栅双极晶体管和与之反并联的第二逆阻型绝缘栅双极晶体管组成。

5.根据权利要求1所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：所述第三开关模块由第三逆阻型绝缘栅双极晶体管和与之反并联的第四逆阻型绝缘栅双极晶体管组成。

6.根据权利要求5所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块，其特征在于：正常工作情况下，所述第二开关模块的负极接第一个输出端子的第二逆阻型绝缘栅双极晶体管以及第三开关模块的正极接第二个输出端子的第四逆阻型绝缘栅双极晶体管保持导通状态；所述两个续流二极管由于承受反压保持关断状态，不加入电路，从而不产生导通损耗。

7.一种低损耗模块化多电平直流直流变换器，包括三个相单元，每一个相单元分三个桥臂，其特征在于：所述三个桥臂Y型连接，非公共端分别连接高压侧母线正极、低压侧母线正极以及地，连接所述高压侧母线正极的桥臂记为高压侧桥臂，连接所述低压侧母线正极的桥臂记为低压侧桥臂，连接地的桥臂记为辅助桥臂，其中，所述高压侧桥臂和所述辅助桥臂的每个桥臂由若干半桥模块和一个电感串联组成，所述低压侧桥臂由若干个串联的权利要求1-6任一项所述低损耗模块化多电平直流直流变换器子模块组成。

8.根据权利要求7所述的低损耗模块化多电平直流直流变换器，其特征在于：所述变换器在直流输电系统中，当检测到高压侧或低压侧发生双极短路故障时，关断所述变换器中所有全控开关的触发脉冲，即实现故障阻断。