[實(shí)用新型]單相六開(kāi)關(guān)組MMC AC-AC變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420143809.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203827194U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張波;付堅(jiān);丘東元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M5/458
• 分類(lèi)號(hào): H02M5/458
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及模塊組合多電平變換器（MMC）領(lǐng)域，具體涉及一種單相六開(kāi)關(guān)組MMC?AC-AC變換器。

背景技術(shù)

目前功率變換器正向小型化、高可靠性和低損耗方向發(fā)展，在這種趨勢(shì)下出現(xiàn)兩種改進(jìn)變換器的方向：減少無(wú)源器件或者改進(jìn)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以減少有源器件作為減少有源器件方向的新進(jìn)展。單相六開(kāi)關(guān)AC-AC變換器相對(duì)于傳統(tǒng)的八開(kāi)關(guān)變換器減少了一個(gè)開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，在考慮成本與體積的應(yīng)用中占有一定的優(yōu)勢(shì)。然而，六開(kāi)關(guān)AC-AC變換器的單相輸入交流轉(zhuǎn)換為三電平，輸出三電平的交流。此外，六個(gè)開(kāi)關(guān)中每個(gè)開(kāi)關(guān)承受的電壓應(yīng)力為直流母線電壓的一半，且存在六個(gè)開(kāi)關(guān)的均壓?jiǎn)栴}，這極大的限制了單相六開(kāi)關(guān)AC-AC變換器在高壓和大功率場(chǎng)合的應(yīng)用。

近年來(lái)，多電平變換技術(shù)得到不斷推廣，并已成功應(yīng)用在諸如高壓直流輸電、電力傳動(dòng)、有源濾波、靜止同步補(bǔ)償?shù)裙I(yè)領(lǐng)域，目前常見(jiàn)的電壓型多電平變換器拓?fù)浯笾驴煞譃橄湮恍秃蛦卧?jí)聯(lián)型兩大類(lèi)。模塊組合多電平變換器（Modular?Multilevel?Converter，MMC）作為一種新型的多電平拓?fù)洌司哂袀鹘y(tǒng)多電平變換器的優(yōu)點(diǎn)，模塊組合多電平變換器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)擴(kuò)容和冗余工作；具有不平衡運(yùn)行能力、故障穿越和恢復(fù)能力，系統(tǒng)可靠性高；由于具有公共直流母線，模塊組合多電平變換器尤其適用于高壓直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用。然而，當(dāng)兩條不同頻率的交流線路的相連時(shí)，需要2個(gè)MMC變換器，這極大的增加了工程成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單相六開(kāi)關(guān)組MMC?AC-AC變換器。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：包括交流輸入電源、輸入電感、第一橋臂、第二橋臂、第一電容和負(fù)載；所述第一橋臂和第二橋臂均各自由上開(kāi)關(guān)組、中開(kāi)關(guān)組、下開(kāi)關(guān)組、第一電感、第二電感串聯(lián)而成；第一橋臂的上開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成，第一橋臂的中開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成，第一橋臂的下開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成，第二橋臂的上開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成，第二橋臂的中開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成，第二橋臂的下開(kāi)關(guān)組由N個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元串聯(lián)而成；負(fù)載的兩端分別與第一橋臂中開(kāi)關(guān)組的下端和第二橋臂中開(kāi)關(guān)組的下端連接，N為正整數(shù)。

第一橋臂的第一電感和第二電感由耦合電感替代，第二橋臂的第一電感和第二電感由耦合電感替代。

第一電容的正極與第一橋臂的上開(kāi)關(guān)組的上端、第二橋臂的上開(kāi)關(guān)組的上端連接；第一橋臂的上開(kāi)關(guān)組的下端與第一橋臂的第一電感的一端連接，第一橋臂的第一電感的另一端與第一橋臂的中開(kāi)關(guān)組的上端連接，第一橋臂的中開(kāi)關(guān)組的下端與第一橋臂的第二電感的一端連接，第一橋臂的第二電感的另一端與第一橋臂的下開(kāi)關(guān)組的上端連接；第二橋臂的結(jié)構(gòu)與第一橋臂的結(jié)構(gòu)完全一致；第一電容的負(fù)極與第一橋臂的下開(kāi)關(guān)組的下端、第二橋臂的下開(kāi)關(guān)組的下端、地端連接；交流輸入電源的一端與第一橋臂的中開(kāi)關(guān)組的上端連接，交流輸入電源的一端與輸入電感的一端連接，輸入電感的另一端與第二橋臂的中開(kāi)關(guān)組的上端連接；負(fù)載的一端與第一橋臂的中開(kāi)關(guān)組的下端連接，負(fù)載和另一端與第二橋臂的中開(kāi)關(guān)組的下端連接。

功率開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一二極管、第二二極管和第二電容；其中，第二電容的正極與第一開(kāi)關(guān)管的集電極、第一二極管的陰極連接，第一開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極與第一二極管的陽(yáng)極、第二開(kāi)關(guān)管的集電極、第二二極管的陰極連接，第二開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極與第二二極管的陽(yáng)極、第二電容的負(fù)極連接；第二開(kāi)關(guān)管的集電極作為第一輸出端，第二開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極作為第二輸出端。

每個(gè)開(kāi)關(guān)組的第j個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元的第二輸出端與第j+1個(gè)功率開(kāi)關(guān)單元的第一輸出端連接，其中j的取值為1～N-1。