[发明专利]一种模块化多电平变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种模块化多电平变换器及其控制方法，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；本发明的方案降低了变换器在非故障状态下的导通损耗，提高了变换器的转换效率。

技术领域

本发明涉及直流输配电技术领域，具体涉及一种模块化多电平变换器及其控制方法。

背景技术

直流电网拓扑结构复杂，运行模式多样，新能源接入点不确定以及接入功率波动性较大，控制保护配置原则的确定需要考虑多重约束条件；且直流电网系统本身运行惯量低，故障发生后故障传播速度快，对故障控制保护策略提出了快速性要求，对直流电网故障保护的选择性提出。针对直流电网中故障保护方式，目前主要有以下两种解决方案：电力电子变换器阻断和直流断路器开断。

基于链式模块串的模块化多电平变换器具有冗余性高、开关电压数量多和易于串联应用于高压大容量场合的优点，成为直流变换器中输电设备的主流拓扑结构。不同类型的AC/DC变换器均是通过内部的全桥型子模块或其衍生拓扑实现阻断直流侧故障电流的功能。但是全桥子模块对比于半桥子模块，提高了变换器的导通损耗，降低了变换器的转换效率，提高了系统的输电成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含有机械开关的变换器，降低故障状态下变换器的导通损耗，提高变换器的转换效率。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种模块化多电平变换器，其改进之处在于，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。

优选的，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。

优选的，所述电抗器由电感和电阻串联组成。

基于同一发明构思，本发明还提供一种模块化多电平变换器的控制方法，其改进之处在于，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。