[发明专利]一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构

说明书

本发明涉及直流输电技术领域，公开了一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构，其中，一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构，包括多个桥臂，桥臂中包括半桥单元，绝缘栅双极型晶体管及与其反并联的二极管和嵌位电容，利用电容箝位和二极管的反向截止特性，本发明的一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑具有清除直流故障的能力，兼具经济性与快速清除正反向直流故障的优点。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构。

背景技术

基于电压源换流器的高压直流输电技术是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成。与基于相控换相技术的电流源换流器型高压直流输电不同，柔性直流输电中的换流器为电压源换流器(VSC)，其最大的特点在于采用了可关断器件(通常为IGBT)和高频调制技术。通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率。这样，通过对两端换流站的控制，就可以实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。

模块化多电平换流器采用单元级联的方式构成三相六桥臂结构，消除了传统两电平换流器所固有的器件串联均压、触发一致性等问题，具有模块化、低谐波含量、低损耗等优势。但传统的半桥子模块MMC在直流故障后，由于二极管的续流效应，系统近似发生三相短路，不能依靠自身快速实现直流故障自清除，并且无法通过封锁换流器的驱动信号来阻断故障电流，严重危害系统的安全运行。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构；为满足子模块的直流故障自清除能力，在保证经济性的情况下，提出一种改进电容型子模块拓扑，对该拓扑的具体结构、运行原理进行了分析，在搭建的双端直流输电系统中验证了所提拓扑的有效性。

本发明所采用的技术方案为：一种具有直流故障自清除能力的改进电容型MMC拓扑结构，其特征在于：包括第一半桥单元，第二半桥单元，第四绝缘栅双极型晶体管T2，第五绝缘栅双极型晶体管T3，所述第四绝缘栅双极型晶体管T2上有反并联第五阻流二极管D2，所述第五绝缘栅双极型晶体管T3上有反并联第六阻流二极管D3；第四绝缘栅双极型晶体管T2集电极c、第五绝缘栅双极型晶体管T3发射级e均与所述第一半桥单元相连，第四绝缘栅双极型晶体管T2发射极e、第五绝缘栅双极型晶体管T3集电极c均与所述第二半桥单元相连。

优选的：所述第一半桥单元包括：第一绝缘栅双极型晶体管T1，第一嵌位电容C1，所述第一绝缘栅双极型晶体管T1上反并联第一阻流二极管D1，第一绝缘栅双极型晶体管T1发射极e与第二阻流二极管D6负极相连，第一绝缘栅双极型晶体管T1集电极c与第一嵌位电容C1正极相连，第二阻流二极管D6正极与第一嵌位电容C1负极相连；

所述第二半桥单元包括：第二绝缘栅双极型晶体管T4，第三绝缘栅双极型晶体管T5，第二嵌位电容C2，所述第二绝缘栅双极型晶体管T4上有反并联第三阻流二极管D4，所述第三绝缘栅双极型晶体管T5上有反并联第四阻流二极管D5，第二绝缘栅双极型晶体管T4发射极e与第三绝缘栅双极型晶体管T5集电极相连，第二绝缘栅双极型晶体管T4集电极c与所述第二嵌位电容C2正极相连，第三绝缘栅双极型晶体管T5集电极e与第二嵌位电容C2负极相连。

优选的：所述第一钳位电容C1和第二钳位电容C2均为电解电容。

优选的：所述第一钳位电容C1的电容值和第二钳位电容C2的电容值一致。