[发明专利]一种模块化多电平变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变换器，其特征在于，所述模块化多电平变换器由三个支路并联组成，每个支路由上桥臂和下桥臂串联组成；

所述三个支路间的并联连接点用于接入直流母线；

每个支路中上桥臂和下桥臂的连接点通过隔离变压器接入交流母线；

所述上桥臂或下桥臂均由子模块阀组和电抗器串联组成，所述子模块阀组由多个具有机械开关的子模块级联组成。

2.如权利要求1所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述子模块包括：第一全控型功率器件、第二全控型功率器件、第一二极管、第二二极管、电容、第三二极管和机械开关；

所述第一全控型功率器件的发射极与所述第二全控型功率器件的集电极连接；

所述第一二极管的阳极与所述第一全控型功率器件的发射极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一全控型功率器件的集电极连接；

所述第二二极管的阳极与所述第二全控型功率器件的发射极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二全控型功率器件的集电极连接；

所述电容的一端与所述第一全控型功率器件的集电极连接，所述电容的另一端与所述第二全控型功率器件的发射极连接；

所述第三二极管的阴极与所述第一全控型功率器件的集电极连接，所述第三二极管的阳极与所述机械开关的一端连接，所述机械开关的另一端与所述第二全控型功率器件的发射极连接；

其中，所述第一全控型功率器件的发射极与所述第二全控型功率器件的集电极的连接点为所述子模块的正极级联端口，所述第三二极管的阳极与所述机械开关的一端的连接点为所述子模块的负极级联端口。

3.如权利要求1所述的模块化多电平变换器，其特征在于，所述电抗器由电感和电阻串联组成。

4.一种如权利要求1～3任一所述模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，包括：

采集模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流、三相电压和直流母线侧的电压；

根据所述模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流、三相电压和直流母线侧的电压控制所述模块化多电平变换器中各子模块。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流、三相电压和直流母线侧的电压控制所述模块化多电平变换器中各子模块，包括：

当模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流不大于故障电流保护限定值时，闭合模块化多电平变换器中各子模块的机械开关，并基于模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流、三相电压和直流母线侧的电压控制模块化多电平变换器中各子模块的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互补导通；

当模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流大于故障电流保护限定值时，断开模块化多电平变换器中各子模块的机械开关以及第一全控型功率器件和第二全控型功率器件。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流、三相电压和直流母线侧的电压控制模块化多电平变换器中各子模块的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互补导通，包括：

利用锁相环算法获得模块化多电平变换器交流母线侧的三相电压的旋转角度；

基于所述旋转角度对模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流做Park变换，获得模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流对应的d轴电流和q轴电流；

基于模块化多电平变换器直流母线侧的电压获得模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流对应的d轴电流的参考值；

基于所述d轴电流、d轴电流的参考值、q轴电流和q轴电流的参考值获得控制模块化多电平变换器中子模块的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件的驱动信号；

利用所述驱动信号控制模块化多电平变换器中子模块的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互补导通。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于模块化多电平变换器直流母线侧的电压获得模块化多电平变换器交流母线侧的三相电流对应的d轴电流的参考值，包括：

将模块化多电平变换器直流侧的电压和电压参考值输入第三加法器；

将第三加法器的输出量输入第三PI控制器，获得所述d轴电流的参考值。