[发明专利]一种适用于柔性直流输电的串联混合型MMC拓扑结构

说明书

一种适用于柔性直流输电的串联混合型MMC拓扑结构，分为三相，每一相仅含一个桥臂，不区分上下桥臂，桥臂中不需要抑流电感，且每一桥臂与换向电路串联形成一相，三相串联，每一相并联一组稳压电容组区分三相，每一相均产生多电平电压。本发明每相仅需一个桥臂，降低了结构的复杂性且减少了开关管的数量；桥臂中省去了抑流电感，提高了直流侧电压的利用率；三相串联，减小了系统的体积和结构的复杂性，降低了制造和运行成本；保留了输出电压多电平的特点；当半桥子模块采用全桥结构时，同样可以解决直流故障穿越的问题。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种适用于柔性直流输电的串联混合型MMC拓扑结构。

背景技术

在大功率领域中，功率半导体器件的快速发展，新型柔性高压直流输电和柔性交流输电技术发展迅速，高压大功率电力电子变换器作为重要的装置应用于现电力系统中。

模块化多电平变换技术作为实现高性能大功率电能变换的有效途径，避免了电力电子功率器件直接串联、并联技术和电力电子变换器多重化技术实际应用时存在的诸多问题。

近年来，国家的发展和人民的生活水平的用电量需求不断上升，而政策上针对电能变化系统节能环保的要求又日益提升，因此研究模块化多电平变换技术，实现中高压大功率电能变换装置的设计和控制具有十分重要的意义。

现有的MMC拓扑结构每相一般由2N个半桥子模块构成，且每一相区分上下桥臂，在每一桥臂中均需串联一个抑流电感。当MMC正常工作时，需要上下桥臂协调投入半桥子模块的数量，改变半桥子模块的投切情况实现多电平的输出。

现有拓扑结构存在以下技术问题：每一相的上下桥臂需区分上下桥臂，且需要上下桥臂协调运行，结构较为复杂且增加了开关管的数量；每一桥臂中串联抑流电感，降低了直流侧电压的利用率；三相电路并联，体积较大且结构复杂，造成设备制造和运行成本的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于柔性直流输电的串联混合型MMC拓扑结构，可以有效的提高直流侧电压利用率，减少开关管的数量，减小体积，降低设备的制造和运行成本。

一种适用于柔性直流输电的串联混合型MMC拓扑结构，所述拓扑结构包括三相，每一相均由串联的换向电路和桥臂组成，三相串联；所述每一相均与一组稳压电容组并联；

所述每个桥臂包含N个半桥子模块串联；

所述换向电路由四组开关管S1、S2、S3、S4以H桥形式连接而成，其中开关管S1的上端与桥臂中最后一个半桥子模块的下端相连接，开关管S2的下端与下一相的第一个半桥子模块的上端相连接，形成相与相的串联形式；

所述三相中第一相的稳压电容组的第一个电容器的正极与直流母线的正极相连，第三相的稳压电容组的最后一个电容器的负极与直流母线的负极相连。

进一步地，开关管S1和开关管S2的连接点作为该相的一个输出端，开关管S3和开关管S4的连接点作为该相的另一个输出端。

进一步地，所述每一相的稳压电容组根据所用电容器的规格选择不同的数量形成稳压电容组。

进一步地，每一相的稳压电容组中第一个电容器的正极与该相桥臂中第一个半桥子模块的上端连接，最后一个电容器的负极与该相换向电路中开关管S2的下端相连，形成稳压电容组与该相的并联结构。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明每一相只采用一个桥臂，减小系统的结构复杂性并且大大降低了开关管的数量；每一相去除抑流电感，提高了直流侧电压的利用率；三相串联，减小了系统的体积和结构的复杂性，降低设备的制造和运行成本；保留了输出多电平；当半桥子模块采用时，同样可以解决直流故障穿越问题。

附图说明

图1是本发明实施例中串联混合型MMC拓扑结构的结构示意图。