[發明專利]一種具備零直流電壓故障穿越能力的MMC及其設計方法

有效

• 申請號: 201410400214.8
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104167912A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 胡家兵;路茂增;鄭皖寧
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02J3/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種具備零直流電壓故障穿越能力的MMC的設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)確定MMC由兩種拓撲結構的子模塊組成，分別表示為第一子模塊和第二子模塊；其中，第一子模塊確定為半橋子模塊，以降低MMC的設計成本及提高其運行效率；第二子模塊需滿足如下條件：能在非閉鎖狀態下輸出正、負及零三類電平，使MMC具備零直流電壓穿越能力；

(2)確定零直流電壓故障穿越方案；

其中，穿越方案遵循以下原則：所有半橋子模塊均旁路，同相上、下橋臂的第二子模塊總輸出電壓等大反相，下橋臂第二子模塊總輸出電壓為該相瞬時電壓值，同橋臂第二子模塊只能輸出正電平及零電平，或者負電平及零電平；

第二子模塊投切原則滿足如下條件：(A1)需追加投入子模塊時，如果當前橋臂電流對子模塊中電容充電，應投入原處于切除狀態的電壓較低的第二子模塊；反之，應投入原處于切除狀態的電壓較高的第二子模塊；(A2)需追加切除子模塊時，如果當前橋臂電流對子模塊電容充電，應切除原處于投入狀態的電壓較高的第二子模塊；反之，應切除原處于投入狀態的電壓較低的第二子模塊；

(3)根據步驟(2)確定的零直流電壓故障穿越方案，確定第一子模塊和第二子模塊的個數，以使得MMC在可實現零直流電壓故障穿越的同時成本最低及運行效率最高，完成MMC的設計；

其中，半橋子模塊的個數滿足如下條件：單橋臂中半橋子模塊總投入電壓為直流側額定電壓與交流側相電壓峰值之差；第二子模塊的個數滿足如下條件：單橋臂中第二子模塊最大總投入電壓為交流相電壓的峰值。

2.如權利要求1所述的具備零直流電壓故障穿越能力的MMC的設計方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在電壓調制系數為1時，如果半橋子模塊的額定電壓與第二子模塊的額定電壓比值為1:1，則半橋子模塊與第二子模塊的個數比為1:1，半橋子模塊個數為直流側額定電壓與半橋子模塊額定電壓比值的一半；如果半橋子模塊的額定電壓與第二子模塊的額定電壓比值為1:2，則半橋子模塊與第二子模塊的個數比為2:1，半橋子模塊個數為直流側額定電壓與半橋子模塊額定電壓比值的三分之二。

3.如權利要求1或2所述的具備零直流電壓故障穿越能力的MMC的設計方法，其特征在于，所述第二子模塊為全橋子模塊或交叉連接雙半橋子模塊。

4.一種用權利要求1至3中任一項所述的方法設計的模塊化多電平變換器。