[發明專利]橋臂切換多電平換流器

無效

• 申請號: 201210002398.3
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102545664A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 胡鵬飛;江道灼;周月賓;郭捷;梁一橋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及電力電子和直流輸電領域，尤其涉及一種橋臂切換多電平換流器。

技術背景

隨著風電、太陽能等可再生能源的發展，這些分散能源接入電網的研究也越來越深入。輕型直流輸電系統（HVDC-L）具有有功無功快速解耦控制的能力、交流系統短路電流限制能力等優點，所以HVDC-L是一種可再生能源并網的很好的方式。

目前HVDC-L的換流器廣泛基于IGBT的兩電平拓撲、三電平拓撲和模塊化多電平（MMC）拓撲。兩電平和三電平拓撲結構諧波含量大，系統側需要加裝的濾波器容量大，成本高，占地面積大；MMC拓撲采用模塊化設計，具有設計組裝方便，諧波含量低等優點，但是由于其拓撲結構具有直流短路通路，對直流側短路的限制能力極弱。

發明內容

本發明的目的旨在針對現有技術的不足，提供一種橋臂切換多電平換流器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種橋臂切換多電平換流器，它主要由6個橋臂組成，每個橋臂由若干個H橋子模塊、若干個帶反并聯二極管的晶閘管和1個電感依次串聯組成；所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂連接直流電源正極，第四橋臂、第五橋臂和第六橋臂連接直流電源負極；第一橋臂和第四橋臂的相連，連接處為A相輸出端；第二橋臂和第五橋臂相連，連接處為B相輸出端；第三橋臂和第六橋臂相連，連接處為C相輸出端。

本發明的有益效果是，本發明橋臂切換多電平換流器拓撲結構既具有模塊化設計的特點，產生的波形諧波含量很低，同時由于子模塊采用H橋結構，所以具有限制直流側短路的能力，在發生嚴重的直流側雙極短路故障時，系統也能工作，基本不會對交流系統產生影響。

附圖說明

圖1是本發明新型橋臂切換多電平換流器的簡化圖；

圖2是本發明新型橋臂切換多電平換流器的電路圖；

圖3是H橋功率模塊結構示意圖；

圖4是正常工作時上橋臂H橋子模塊電壓參考波形圖；

圖5是正常工作時下橋臂H橋子模塊電壓參考波形圖；

圖6是直流雙極短路故障時上橋臂H橋子模塊電壓參考波形圖；

圖7是直流雙極短路故障時下橋臂H橋子模塊電壓參考波形圖；

圖8是新型橋臂切換多電平換流器正常運行部分仿真波形圖；

圖9是新型橋臂切換多電平換流器直流側短路故障時仿真波形圖。

具體實施方式

下面根據附圖詳細描述本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。

如圖1所示，本發明橋臂切換多電平換流器由6個橋臂組成，如圖2所示，每個橋臂由若干個H橋子模塊、若干個帶反并聯二極管的晶閘管和1個電感依次串聯組成，第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂連接直流電源正極，第四橋臂、第五橋臂和第六橋臂連接直流電源負極；第一橋臂和第四橋臂的相連，連接處為A相輸出端；第二橋臂和第五橋臂相連，連接處為B相輸出端；第三橋臂和第六橋臂相連，連接處為C相輸出端。

如圖3所示，所述H橋型功率模塊包括4個IGBT??T1-T4、4個二極管D1-D4和一個電容C；四個二極管D1~D4分別反并聯在四個IGBT?T1~T4的集電極和發射極之間，第一IGBT?T1的發射極和第二IGBT??T2的集電極相連，第三IGBT?T3的發射極和第四IGBT??T4的集電極相連，第一IGBT??T1的集電極和第三IGBT??T3的集電極相連，再和電容C的正極相連，第二IGBT???T2的發射極和第四IGBT??T4的發射極相連，再和電容C的負極相連，第一IGBT??T1的發射極作為端口1，第三IGBT??T3的發射極作為端口2。

本發明新型橋臂切換多電平換流器與現有換流器相比具有直流電壓利用率高、損耗小、成本低并且能夠在直流側短路故障時維持系統運行等優點。拓撲結構采用兩級控制模式，系統級控制和閥控制。正常運行狀態下，系統級控制的控制目標是有功和無功；直流雙極短路故障狀態下，有功輸送停止，控制目標是子模塊電容電壓和無功。