[實(shí)用新型]模塊化多電平換流器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520435027.3
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN204669246U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪楠楠;田杰;董云龍;盧宇;曹冬明
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M7/501
• 分類號: H02M7/501;H02M7/5387;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電力電子領(lǐng)域，特別涉及模塊化多電平換流器。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器是近幾年備受關(guān)注的一種新型適用于高壓應(yīng)用場合的換流器，它采用子模塊級聯(lián)的方式，通過分別控制每個子模塊的狀態(tài)，可以使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，從而降低輸出電壓中的諧波含量，它的出現(xiàn)解決了兩電平電壓源換流器存在的串聯(lián)均壓問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

采用半橋子模塊為基本功率單元的模塊化換流器在發(fā)生直流雙極短路故障后，由于二極管的續(xù)流效應(yīng)，不能依靠自身快速控制實(shí)現(xiàn)直流故障自清除。采用全橋子模塊為基本功率單元的模塊化換流器能夠?qū)崿F(xiàn)直流雙極短路故障清除，但I(xiàn)GBT的數(shù)量增加了一倍，造價和開關(guān)損耗均較大。為了減少造價，一種換流器及其控制方法(專利申請階段，申請公布號：201310179826.4)提出了采用類全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的換流器，IGBT的數(shù)量也需要增加了一半，造價相對全橋子模塊減少，但開關(guān)損耗仍較大。

為了實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)性，換流器的造價及運(yùn)行損耗是重要的考核指標(biāo)，因此有必要提出一種造價及運(yùn)行損耗均較優(yōu)，同時具有直流雙極短路故障清除能力的換流器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的，在于提供模塊化多電平換流器，本模塊化多電平換流器造價及運(yùn)行損耗均較優(yōu)，同時具有直流雙極短路故障清除能力。

為了達(dá)成上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：模塊化多電平換流器，包括至少一個相單元,所述相單元包括第一橋臂和第二橋臂；

所述第一橋臂一端為第一直流端點(diǎn)P,另一端用于連接交流端點(diǎn)；

所述第二橋臂一端為第二直流端點(diǎn)N,另一端也用于連接交流端點(diǎn)；

所述第一橋臂包括至少兩個儲能子模塊和至少一個電抗器,所述儲能子模塊和電抗器相串聯(lián)；

所述第二橋臂包括至少兩個儲能子模塊和至少一個電抗器,所述儲能子模塊和電抗器相串聯(lián)；

所述第一橋臂和第二橋臂采用下述兩種方案之一:

i)所述第一橋臂中的儲能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊SFBSM，用于直流故障電流隔離；同時所述第二橋臂中的儲能子模塊采用半橋子模塊HBSM；

ii)或者,所述第一橋臂中的儲能子模塊采用半橋子模塊HBSM；同時所述第二橋臂中的儲能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊(SFBSM)，用于直流故障電流隔離。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述相單元為三個,分別為第一相單元、第二相單元和第三相單元；

所述第一相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第一相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)A連接；

所述第二相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)B連接，第二相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)B連接；

所述第三相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第三相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)C連接。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述第一橋臂或第二橋臂還包括串聯(lián)接入的至少一個阻尼模塊DSM；所述阻尼模塊DSM由可關(guān)斷器件、二極管、電阻并聯(lián)組成；所述可關(guān)斷器件二極管反向并聯(lián),電阻R和可關(guān)斷器件并聯(lián)；

第一橋臂中所述阻尼模塊DSM的二極管的陰極指向交流端點(diǎn)；第二橋臂中所述阻尼模塊DSM的二極管的陽極指向交流端點(diǎn)。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述阻尼模塊DSM還包括與電阻并聯(lián)的用于保護(hù)可關(guān)斷器件的避雷器。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)相單元正常運(yùn)行時,所述阻尼模塊DSM中的可關(guān)斷器件一直處于開通狀態(tài)。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)檢測到直流故障發(fā)生時，所有可關(guān)斷器件立刻關(guān)斷。

本實(shí)用新型的相單元中，一個橋臂的儲能子模塊使用具有直流故障電流隔離能力的全橋子模塊(FBSM)或類全橋子模塊(SFBSM)、另一個橋臂的儲能子模塊全部采用半橋子模塊(HBSM)，相對采用半橋子模塊的模塊化多電平換流器，最優(yōu)情況下可關(guān)斷器件的數(shù)量僅需要增加了四分之一且相單元中僅有一個橋臂的開關(guān)損耗增加，在具有較高經(jīng)濟(jì)性的同時仍然具有直流線路故障隔離能力。

本實(shí)用新型的有益效果為：

(1)采用本實(shí)用新型提供的換流器的橋臂中不存在半橋子模塊與具有直流故障電流隔離能力的子模塊混合的情況，避免了具有直流故障電流隔離能力的子模塊在閥側(cè)接地故障時可能出現(xiàn)的過電壓問題；