[发明专利]一种模块化多电平换流器子模块及其控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，包括：

上下管主电路，所述上下管主电路包括上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*；

所述上管半导体器件S1反并联第一开关器件D1，所述上管半导体器件S1的第一电极连接所述第一开关器件D1的第二电极，所述上管半导体器件S1的第二电极连接所述第一开关器件D1的第一电极；

所述上管半导体器件S1的第二电极连接所述下管半导体器件S2*的第一电极；

所述上管半导体器件S1的第一电极连接直流电容CDC的一端；

所述下管半导体器件S2*反并联第二开关器件D2*，所述下管半导体器件S2*的第一电极连接所述第二开关器件D2*的第二电极，所述下管半导体器件S2*的第二电极连接所述第二开关器件D2*的第一电极；

所述下管半导体器件S2*的第二电极连接所述直流电容CDC的另一端；

所述下管半导体器件S2*中设有中心可控击穿区域，所述下管半导体器件S2*的第一电极和第二电极之间为模块化多电平换流器子模块的出口电压；

所述第二开关器件D2*为高浪涌能力二极管；

在预定时刻控制所述模块化多电平换流器子模块闭锁，从而控制所述模块化多电平换流器子模块的出口电压在桥臂电流的正半波分量的作用下从稳态运行电压逐渐阶梯抬升，当下管半导体器件S2*两端电压达到击穿阈值后发生击穿，以实现故障模块的旁路。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，还包括辅助电路，

所述辅助电路包括电感LA，第三开关器件DCL、电阻RCL、电容CCL，

所述电感LA的一端连接所述直流电容CDC的一端和所述电阻RCL的一端，所述电感LA的另一端连接所述第三开关器件DCL的第一电极；

所述第三开关器件DCL的第二电极连接所述电阻RCL的另一端和所述电容CCL的一端；

所述电容CCL的另一端连接所述直流电容CDC的另一端。

3.根据权利要求2所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，

所述上管半导体器件S1的第一电极连接所述电感LA的另一端。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，

所述下管半导体器件S2*的第一电极和第二电极间设置有机械旁路开关K。

5.根据权利要求4所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，

所述上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*为集成门极换流晶闸管或绝缘栅双极晶体管，当所述上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*为集成门极换流晶闸管时，所述上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*的第一电极为阳极，第二电极为阴极，当所述上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*为绝缘栅双极晶体管时，所述上管半导体器件S1和下管半导体器件S2*的第一电极为集电极，第二电极为发射极；

所述第一开关器件D1、第二开关器件D2*、第三开关器件DCL为二极管，所述第一开关器件D1、第二开关器件D2*、第三开关器件DCL的第一电极为阳极，第二电极为阴极。

6.根据权利要求5所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，

所述下管半导体器件S2*的击穿电压满足：所述击穿电压的设计浮动值为额定标称阻断电压值的±20％，所述额定标称阻断电压值为未设有中心可控击穿区域的下管半导体器件SS和或所述下管半导体器件SS的反并联二极管DD的额定标称阻断电压值，同时所述击穿电压不超过直流母线电容CDC的安全过电压范围。

7.根据权利要求6所述的一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，

所述下管半导体器件S2*为集成门极换流晶闸管时，

所述中心可控击穿区域包括所述集成门极换流晶闸管的门极和阳极之间的p+基区，p基区，n-基区，第二n缓冲区，所述第二n缓冲区代替了所述集成门极换流晶闸管中所述中心可控击穿区域以外的缓冲区及p+发射极。