[實用新型]九開關組MMC混合變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420162312.8
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN203827206U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 張波;付堅;丘東元
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M7/219;H02M3/10;H02M3/155;H02J1/00;H02J1/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領域

本實用新型涉及模塊組合多電平變換器（MMC）領域，具體涉及一種九開關組MMC混合變換器。

背景技術(shù)

隨著分布式發(fā)電和高壓直流輸電的不斷發(fā)展，越來越多的低壓直流電源和低壓交流電源直接接入高壓直流電網(wǎng)中。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，在這種趨勢下出現(xiàn)兩種改進變換器的方向：減少無源器件或者改進變換器拓撲結(jié)構(gòu)。三相九開關變換器可以將直流電源與交流電源直接與直流電源連接，三相九開關變換器相對于傳統(tǒng)的十二開關變換器減少了三個開關及相應的驅(qū)動電路，在考慮成本與體積的應用中占有一定的優(yōu)勢。然而，九開關變換器的單相輸入交流轉(zhuǎn)換為三電平。此外，九個開關中每個開關承受的電壓應力為直流母線電壓的一半，且存在九個開關的均壓問題，這極大的限制了三相九開關變換器在高壓和大功率場合的應用。

近年來，多電平變換技術(shù)得到不斷推廣，并已成功應用在諸如高壓直流輸電、電力傳動、有源濾波、靜止同步補償?shù)裙I(yè)領域，目前常見的電壓型多電平變換器拓撲大致可分為箱位型和單元級聯(lián)型兩大類。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撲，除了具有傳統(tǒng)多電平變換器的優(yōu)點，模塊組合多電平變換器采用模塊化結(jié)構(gòu)設計，便于系統(tǒng)擴容和冗余工作；具有不平衡運行能力、故障穿越和恢復能力，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)應用。然而，當多個直流電源和交流電源通過MMC變換器接入電網(wǎng)時，需要多套MMC變換器，這極大的增加了工程成本。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種九開關組MMC混合變換器。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：

九開關組MMC混合變換器，包括三相交流輸入電源、交流輸入電感組、第一直流電源、第一直流輸入電感、第二直流電源、第二直流輸入電感、第三直流電源、第三直流輸入電感第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和負載；三相交流輸入電源包括u相電源、v相電源和w相電源；交流輸入電感組包括u相電感、v相電感和w相電感；所述第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂均各自由上開關組、第一橋臂電感、中開關組、第二橋臂電感、下開關組串聯(lián)而成；第一橋臂的上開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第一橋臂的中開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第一橋臂的下開關組由N個功率開關單元串聯(lián)，第二橋臂的上開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第二橋臂的中開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第二橋臂的下開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第三橋臂的上開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第三橋臂的中開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成，第三橋臂的下開關組由N個功率開關單元串聯(lián)而成；N為正整數(shù)。

進一步地，所述第一橋臂的兩個橋臂電感、第二橋臂的兩個橋臂電感和第三橋臂的兩個橋臂電感均各自由耦合電感替代。

進一步地，所述第一橋臂的上開關組的下端與第一橋臂的第一橋臂電感的一端連接，第一橋臂的第一橋臂電感的另一端與第一橋臂的中開關組的上端連接，第一橋臂的中開關組的下端與第一橋臂的第二橋臂電感的一端連接，第一橋臂的第二橋臂電感的另一端與第一橋臂的下開關組的上端連接；第二橋臂的結(jié)構(gòu)、第三橋臂的結(jié)構(gòu)與第一橋臂的結(jié)構(gòu)完全一致；u相電源的一端與u相電感的一端連接，u相電感的另一端與第一橋臂的中開關組的上端連接，u相電源的另一端與v相電源的一端、w相電源的一端連接，v相電源的另一端與v相電感的一端連接，v相電感的另一端與第二橋臂的中開關組的上端連接，w相電源的另一端與w相電感的一端連接，w相電感的另一端與第三橋臂的中開關組的上端連接；第一直流電源的正極與第一直流輸入電感的一端連接，第一直流輸入電感的另一端與第一橋臂的中開關組下端連接；第二直流電源的正極與第二直流輸入電感的一端連接，第二直流輸入電感的另一端與第二橋臂的中開關組下端連接；第三直流電源的正極與第三直流輸入電感的一端連接，第三直流輸入電感的另一端與第三橋臂的中開關組下端連接；第一橋臂的上開關組的上端與第二橋臂的上開關組的上端、第三橋臂的上開關組的上端、負載的一端連接；負載的另一端與第一橋臂的下開關組的下端、第二橋臂的下開關組的下端、第三橋臂的下開關組的下端、地端連接。