技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及MMC換流器領(lǐng)域，尤其是一種具有直流故障穿越能力的MMC子模塊拓?fù)洹?/p>

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器技術(shù)即MMC具有交流輸出電壓諧波畸變率低，模塊化結(jié)構(gòu)易于封裝，開(kāi)關(guān)器件承受的電氣應(yīng)力小，開(kāi)關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)。其子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于MMC系統(tǒng)功能具有至關(guān)重要的作用，然而現(xiàn)有的半橋型、全橋型和箝位型子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在直流故障問(wèn)題，若要解決需要較高成本。

本實(shí)用新型的子模塊拓?fù)淅秒娏﹄娮悠骷焖匍_(kāi)關(guān)的特性，較好的解決了MMC直流側(cè)故障問(wèn)題，對(duì)永久性和暫時(shí)性直流故障均具有快速切除故障電流的能力，適合多端和長(zhǎng)距離空線直流輸電場(chǎng)合。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種具有直流故障穿越能力的MMC子模塊拓?fù)洌苎杆偾袛喙收想娏鳎瑥亩苊饬私涣鲾嗦菲鲃?dòng)作，縮短了直流故障清除時(shí)間。

本實(shí)用新型提供了一種具有直流故障穿越能力的MMC子模塊拓?fù)洌?個(gè)IGBT、4個(gè)二極管和一個(gè)電容組成，具體包括：兩個(gè)IGBT?T1、T2與兩個(gè)二極管D1、D2構(gòu)成逆變半橋；在此半橋中增加了一個(gè)IGBT?T3和兩個(gè)二極管D3、D4，T3和T2反向串聯(lián)，T3和D3反向并聯(lián)，二極管D4反向并聯(lián)于D1陰極與D3陰極。

當(dāng)子模塊正常工作時(shí)所述IGBT?T3一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)子模塊出現(xiàn)故障時(shí)，故障信息被反饋到子模塊控制器，子模塊控制器發(fā)出控制信號(hào)，關(guān)斷所有IGBT,穿越直流故障。

所述的TGBT?T3其工作狀態(tài)為導(dǎo)通和關(guān)斷，其狀態(tài)由子模塊控制器控制。

本實(shí)用新型的一種具有直流故障穿越能力的MMC拓?fù)浼饶艽┰接谰眯孕怨收嫌帜艽┰綍簳r(shí)性故障。在檢測(cè)到直流故障后，系統(tǒng)會(huì)閉鎖所有的IGBT以切斷故障電流。對(duì)于永久性故障，需要斷開(kāi)交流斷路器以隔離故障并進(jìn)行修復(fù)；對(duì)于瞬時(shí)性故障，故障電流被切斷之后，需要解鎖IGBT以重新建立直流電壓，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型一種具有直流故障穿越能力的MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖2為故障閉鎖時(shí)正向電流通路圖。

圖3為故障閉鎖時(shí)負(fù)向電流通路圖。

其中：T1、T2、T3為IGBT,D1、D2、D3、D4為二極管，C為電容器。

具體實(shí)施方式：

針對(duì)MMC半橋型子模塊拓?fù)洳荒軌驅(qū)崿F(xiàn)直流電流阻斷問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)型子模塊拓?fù)洌岢鲎幽K拓?fù)渚哂兄绷鞴收想娏鞯拈]鎖能力，能迅速切斷故障電流，從而避免了交流斷路器動(dòng)作，縮短了直流故障清除時(shí)間，有利于促進(jìn)MMC在多端直流輸電或遠(yuǎn)距離架空線直流輸電場(chǎng)合的應(yīng)用。

如圖1所示，本實(shí)用新型一種具有直流故障穿越能力的MMC子模塊拓?fù)洌?個(gè)IGBT、4個(gè)二極管和一個(gè)電容組成，具體包括：兩個(gè)IGBT?T1、T2與兩個(gè)二極管相連，構(gòu)成逆變半橋；在此半橋中增加了一個(gè)IGBT?T3和兩個(gè)二極管D3、D4，T3和T2反向串聯(lián)，T3和D3反向并聯(lián)，二極管D4反向并聯(lián)于D1陰極與D3陰極。

如圖2圖3所示，為故障閉鎖時(shí)的電流通路圖。當(dāng)子模塊正常工作時(shí)所述IGBT?T3一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)子模塊出現(xiàn)故障時(shí)，故障信息被反饋到子模塊控制器，子模塊控制器發(fā)出控制信號(hào)，關(guān)斷所有IGBT,穿越直流故障。

正常運(yùn)行時(shí)，T3一直導(dǎo)通，因此T3和D3承受的電壓均為0；故障時(shí)，由圖2可知，D3承受的最大電壓為電容電壓。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，D4處于反向截止?fàn)顟B(tài)，D4承受電容電壓；故障時(shí)，根據(jù)子模塊中電流方向的不同，D4承受的電壓不同，最大為子模塊電容電壓。

所述的IGBT?T3其工作狀態(tài)為導(dǎo)通和關(guān)斷，其狀態(tài)由子模塊控制器控制。

本實(shí)用新型的MMC子模塊拓?fù)淠軌蚩焖偾宄绷鞴收希瑥亩軌蛴行У乇Ｗo(hù)子模塊中的電力電子開(kāi)關(guān)器件。故障的快速切除可使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并顯著提升了系統(tǒng)的直流故障穿越能力，有利于促進(jìn)MMC在多端直流輸電或遠(yuǎn)距離架空線直流輸電場(chǎng)合的應(yīng)用。