[發明專利]一種換流器模塊單元、換流器、直流輸電系統及控制方法

有效

• 申請號: 201410057877.4
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN104868748B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 謝曄源;曹冬明;邵震霞;董云龍
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/66;H02M1/32;H02J3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

1.一種換流器模塊單元，其特征在于：包括兩個儲能元件、5個開關模塊和一個二極管，其中，第一開關模塊的負極連接第二開關模塊的正極，第一開關模塊的正極連接第一儲能元件的正極，第二開關模塊的負極連接第一儲能元件的負極；二極管的負極連接第一開關模塊的正極，二極管的正極分別連接第二儲能元件的負極及第四開關模塊的負極，而第四開關模塊的正極連接第三開關模塊的負極，所述第二儲能元件的正極連接第三開關模塊的正極；所述第三開關模塊的正極還連接第五開關模塊的正極，而第五開關模塊的負極連接第二開關模塊的負極；并將第一開關模塊的負極作為換流器模塊單元的第一引出端，將第三開關模塊的負極作為換流器模塊單元的第二引出端。

2.如權利要求1所述的一種換流器模塊單元，其特征在于：所述各開關模塊均包括開關管及與其反向并聯的續流二極管，并以開關管的正極作為其所在開關模塊的正極，以開關管的負極作為其所在開關模塊的負極。

3.如權利要求2所述的一種換流器模塊單元，其特征在于：所述開關管采用可關斷半導體器件。

4.如權利要求2所述的一種換流器模塊單元，其特征在于：所述開關管采用IGBT、IGCT、GTO或MOSFET；采用IGBT時，其集電極作為所述開關管的正極，其發射極作為所述開關管的負極；采用IGCT或GTO時，其陽極作為所述開關管的正極，其陰極作為所述開關管的負極；采用MOSFET時，其漏極作為所述開關管的正極，其源極作為所述開關管的負極。

5.如權利要求1或2所述的一種換流器模塊單元，其特征在于：所述儲能元件采用電容。

6.一種如權利要求2所述的一種換流器模塊單元的控制方法，其特征在于控制換流器模塊單元工作在以下六種工作狀態：

正向電流充電狀態：在正向電流下，控制第一、四、五開關模塊中的開關管開通，控制第二、三開關模塊中的開關管關斷；

正向電流旁路狀態：在正向電流下，控制第二、三、五開關模塊中的開關管開通，控制第一、四開關模塊中的開關管關斷；

負向電流放電狀態：在負向電流下，控制第一、四、五開關模塊中的開關管開通，控制第二、三開關模塊中的開關管關斷；

負向電流旁路狀態：在負向電流下，控制第二、三、五開關模塊中的開關管開通，控制第一、四開關模塊中的開關管關斷；

正向電流閉鎖狀態：在正向電流下，控制5個開關模塊中的開關管全部關斷；

負向電流閉鎖狀態：在負向電流下，控制5個開關模塊中的開關管全部關斷。

7.一種模塊化多電平換流器，其特征在于：包括上橋臂和下橋臂，所述上、下橋臂均包括有相互級聯的至少兩個如權利要求2所述的換流器模塊單元，所述同一橋臂中的所有換流器模塊單元同向連接，上橋臂中第一個換流器模塊單元的第一引出端作為該模塊化多電平換流器的正極點，下橋臂中最后一個換流器模塊單元的第二引出端作為該模塊化多電平換流器的負極點，所述正、負極點均用以接入直流網絡中；而上橋臂中最后一個換流器模塊單元的第二引出端與下橋臂中第一個換流器模塊單元的第一引出端相互連接，作為該模塊化多電平換流器的交流端點，用以接入交流網絡中。

8.如權利要求7所述的一種模塊化多電平換流器，其特征在于：所述上、下橋臂中分別串聯有至少一個電抗器。

9.如權利要求7所述的一種模塊化多電平換流器，其特征在于：所述上、下橋臂中，每個換流器模塊單元的第一、二引出端之間還并聯旁路裝置。

10.一種單極直流輸電系統，其特征在于：包括整流器和逆變器，所述整流器由三個如權利要求7所述的一種模塊化多電平換流器并聯構成，該三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統或負載的三相；所述逆變器由另外三個如權利要求7所述的一種模塊化多電平換流器并聯構成，該三個模塊化多電平換流器的交流端點分別連接交流系統或負載的三相；所述整流器中三個模塊化多電平換流器的正極點與逆變器中三個模塊化多電平換流器的正極點通過直流連接進行連接，整流器中三個模塊化多電平換流器的負極點與逆變器中三個模塊化多電平換流器的負極點也通過直流連接進行連接。