[发明专利]具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器

权利要求书

1.具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：包括模块化多电平换流器，模块化多电平换流器包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均包括电感和若干串联的半桥子模块HB；

所述模块化多电平换流器还包括断流支路，断流支路用于转移正极直流线路的故障电流；

所述模块化多电平换流器还包括能量吸收支路，能量吸收支路用于吸收平波电抗器和线路电感中所储存故障能量；

所述模块化多电平换流器还包括桥臂阻断支路，桥臂阻断支路用于接收转移的正极直流线路故障电流，并在故障阻断过程中吸收C相上桥臂和C相下桥臂电感中残余的故障能量；

所述断流支路是由一个绝缘栅双极型晶体管IGBT和若干个双向晶闸管组串联组成，其中双向晶闸管是由两个单向晶闸管反并联而成；

所述C相下桥臂还包括若干个串联的全桥子模块FB，能量吸收支路由二极管组和C相下桥臂的全桥子模块组成；

所述桥臂阻断支路由反向串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT和金属性氧化物避雷器并联组成。

2.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器的直流出口连接有平波电抗器，断流支路设置在直流出口与平波电抗器之间。

3.如权利要求2所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述二极管组由若干个二极管串联而成，二极管组的阴极与断流支路和平波电抗器的公共端相连，二极管组的阳极与串联的全桥子模块的正极端相连。

4.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述串联的全桥子模块的正极端与串联的半桥子模块的负极端相连，串联的全桥子模块的负极端与直流线路负极相连。

5.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述桥臂阻断支路并联在C相上桥臂和C相下桥臂的电感上。

6.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述全桥子模块的数量由所需故障清除时间和保证交流侧不馈流两方面进行约束。

7.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器处于正常运行状态下，断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT导通，断流支路中的双向晶闸管组也都被触发导通，断流支路处于闭合状态；桥臂阻断支路中绝缘栅双极型晶体管IGBT均关断，桥臂阻断支路处于断路状态；能量吸收支路中二极管组因为承受反压而反向截止，能量吸收支路也处于断路状态；同时C相下桥臂中的全桥子模块工作在热备用运行方式下，即模块化多电平换流器正常运行时，全桥子模块被旁路，模块化多电平换流器闭锁后便投入全桥子模块。

8.如权利要求1所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器在发生直流线路故障时，闭锁A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂和B相下桥臂的半桥子模块并且将C相上桥臂和C相下桥臂中的半桥子模块置于旁路状态，直流出口的电压被钳位在零电位，同时关断断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT和导通桥臂阻断支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT，主动转移故障电流。

9.如权利要求8所述的具有故障阻断能力的电流主动转移型MMC电力电子变压器，其特征在于：所述模块化多电平换流器的故障电流转移结束后，关断断流支路中的双向晶闸管组，当双向晶闸管组关断后，再闭合断流支路中的绝缘栅双极型晶体管IGBT以保证绝缘栅双极型晶体管IGBT和双向晶闸管组间的均压；然后再闭锁C相上桥臂和C相下桥臂的所有子模块，利用半桥子模块中的电容和避雷器吸收换流器内部故障能量，利用能量吸收支路的全桥子模块中的电容吸收线路侧平波电抗器和线路电感上储存的能量。