[发明专利]一种柔性直流输电换流器

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电换流器，所述柔性直流输电换流器包括第一串联开关阀S₁、第二串联开关阀S₂、第三串联开关阀S₃、第四串联开关阀S₄、第五串联开关阀S₅、第六串联开关阀S₆、第七串联开关阀S₇、第八串联开关阀S₈、第九串联开关阀S₉、母线电感L_s、电容C_f、第一桥臂电感L₁、第二桥臂电感L₂、第一桥臂A₁、第二桥臂A₂、第三桥臂A₃、第四桥臂A₄。本发明通过控制桥臂电压使各个桥臂连接端输出需要的波形，再配合串联开关阀的导通关断使输出端口输出三相正弦电压的方法实现电压变换和功率传递。与传统模块化多电平换流器相比，本发明上下桥臂的功率传输频率更高，桥臂承担的直流电压应力更低。

技术领域

本发明属于高压直流输电和电力电子技术领域，涉及一种柔性直流输电换流器。

背景技术

可再生能源的大规模建设带来了能源消纳与送出问题，高压直流输电（Highvoltage direct current, HVDC）技术为新能源的跨区域远距离输送提供了很好的方案。模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）包含三相六个子模块桥臂，桥臂的子模块通过串联连接方式来承担高压直流侧的电压应力。MMC通过适当控制投入和旁路的子模块数目，可以在输出电压中获得多电平的三相正弦波形。由于其模块化结构、输出波形谐波含量低、转化效率高的特点，MMC在高压直流输电领域得到广泛的应用。

MMC三相六桥臂的拓扑结构，意味着其需要数目众多的子模块，且子模块中电容器的充放电周期为工频，导致电容容量极大。上述的子模块数目多、电容容量和体积大使得MMC的体积庞大笨重。

发明内容

为了解决传统模块化多电平换流器所具有的子模块数目多、电容容量大、体积笨重的问题，本发明提供了一种柔性直流输电换流器。本发明通过控制桥臂电压使各个桥臂连接端输出需要的波形，再配合串联开关阀的导通关断使输出端口输出三相正弦电压的方法实现电压变换和功率传递。与传统模块化多电平换流器相比，本发明上下桥臂的功率传输频率更高，桥臂承担的直流电压应力更低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柔性直流输电换流器，包括第一串联开关阀S₁、第二串联开关阀S₂、第三串联开关阀S₃、第四串联开关阀S₄、第五串联开关阀S₅、第六串联开关阀S₆、第七串联开关阀S₇、第八串联开关阀S₈、第九串联开关阀S₉、母线电感L_s、电容C_f、第一桥臂电感L₁、第二桥臂电感L₂、第一桥臂A₁、第二桥臂A₂、第三桥臂A₃、第四桥臂A₄，其中：

所述母线电感L_s的一端连接直流侧正极，母线电感L_s的另一端连接电容C_f的正极和第一桥臂A₁的输入端，电容C_f的负极连接直流侧负极和第四桥臂A₄的输出端；