[发明专利]一种MMC五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构

说明书

本发明涉及一种MMC五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构，属于柔性直流输电技术领域。包括MMC子模块拓扑，所述MMC子模块拓扑包括子模块输出端，所述子模块输出端为电压正极输出端与负极输出端，所述子模块拓扑还包括左半部分和右半部分，左半部分由两个半桥子模块反向串联构成，右半部分是将两个反向的半桥子模块通过一个功率器件组T₇和D₇连接，两部分再通过一个大功率二极管D₁₀相连构成一个完整的子模块拓扑结构。本发明与输出同样电平数的全桥子模块相比，五电平半桥反串联MMC子模块所使用的开关管数量大幅减少，具有较好的直流故障清除能力。

技术领域

本发明涉及一种MMC五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构，特别是一种具有直流故障清除能力的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构，属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)由于采用了模块化设计，通过调整子模块的串联个数可以实现电压及功率等级的灵活变化，并且可以扩展到任意电平输出，从而解决了传统两电平和三电平电压源换流器的电磁干扰和输出电压的谐波含量高的问题。而基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电技术在新能源接入、向无源电网供电、异步电网互联、城市配网等诸多领域有着广阔的应用前景，因此吸引了学术界和工业界越来越多的关注。在实际运行当中，基于MMC的高压直流输电直流侧线路难免发生各种故障。由于MMC拓扑结构和子模块结构的特点，尽管可以闭锁所有的IGBT，但是IGBT反并联二极管为短路电流提供通路，短路电流不能被阻断，从而使其不具备直流短路闭锁能力。因此当发生直流侧故障时，只能断开交流断路器，系统停运，从而使得系统的再启动过程比较缓慢，而且频繁操作交流断路器会缩短其使用寿命。

基于以上原因，许多柔性直流输电工程只能选择昂贵的直流电缆来降低直流侧故障几率，从而使相对经济的架空线路的使用受到限制。同时由于高电压大容量直流断路器的制造工艺尚不成熟，现有多端柔性直流输电工程也要求直流电缆具有极高的可靠性，以降低直流侧故障发生概率，这在一定程度上限制了柔性直流向多端直流输电领域的发展和应用。实现直流故障电流阻断的另一种方案是对现有子模块拓扑进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种MMC五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构，当发生直流短路故障时可将部分子模块电容引入故障回路，从而快速阻断故障电流，有利于MMC的快速重启，从而解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种MMC五电平半桥反串联子模块FLHASM拓扑结构，包括MMC子模块拓扑，所述MMC子模块拓扑包括子模块输出端，所述子模块输出端为电压正极输出端与负极输出端，所述子模块拓扑还包括左半部分和右半部分，左半部分由两个传统的半桥子模块(HBSM)反向串联构成，右半部分是将两个反向的半桥子模块通过一个功率器件组T₇和D₇连接，两部分再通过一个大功率二极管D₁₀相连构成一个完整的子模块拓扑结构。