[發(fā)明專利]基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?/span>有效
【權(quán)利要求書】：
1.基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)洌涮卣髟谟冢喊ㄓ葾、B、C三相構(gòu)成的全橋MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由N個(gè)全橋子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成；包括由6N個(gè)IGBT模塊，6N+5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容C1、C2，2個(gè)輔助IGBT模塊T1、T2構(gòu)成的自均壓輔助回路；其中全橋MMC模型中，A相上橋臂的第1個(gè)全橋子模塊，其一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與直流母線正極相連接，另一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相上橋臂的第2個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接；A相上橋臂的第i個(gè)全橋子模塊，其中i的取值為2~N-1，其一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相上橋臂的第i-1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接，另一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相上橋臂的第i+1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接；A相上橋臂的第N個(gè)全橋子模塊，其一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相上橋臂的第N-1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接，另一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器L0與A相下橋臂的第1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接；A相下橋臂的第i個(gè)全橋子模塊，其中i的取值為2~N-1，其一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相下橋臂的第i-1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接，另一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相下橋臂的第i+1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接；A相下橋臂的第N個(gè)全橋子模塊，其一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與直流母線負(fù)極相連接，另一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)與A相下橋臂的第N-1個(gè)全橋子模塊一橋臂兩個(gè)IGBT的聯(lián)接點(diǎn)相連接；B相和C相上下橋臂子模塊的連接方式與A相一致；在A、B、C相上下橋臂的第i個(gè)全橋子模塊子模塊輸出端口間分別并聯(lián)有機(jī)械開(kāi)關(guān)Kau_i，Kal_i，Kbu_i，Kbl_i，Kcu_i，Kcl_i，其中i的取值為1~N；自均壓輔助回路中，輔助電容C1正極連接輔助IGBT模塊T1的漏極，輔助電容C1負(fù)極連接鉗位二極管D1正極；輔助電容C2負(fù)極連接輔助IGBT模塊T2的源極，輔助電容C2正極連接鉗位二極管D2負(fù)極；鉗位二極管Dau_0負(fù)極連接輔助電容C1正極，鉗位二極管Dau_0正極通過(guò)IGBT模塊Tau_1連接A相上橋臂中第1個(gè)全橋子模塊電容Cau_1正極，其中Tau_1漏極連接Cau_1正極，Tau_1源極連接Dau_0正極；鉗位二極管Dau_i負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tau_i連接A相上橋臂中第i個(gè)全橋子模塊電容Cau_i正極，鉗位二極管Dau_i正極通過(guò)IGBT模塊Tau_i+1連接A相上橋臂中第i+1個(gè)全橋子模塊電容Cau_i+1正極，其中Tau_i漏極連接Cau_i正極，Tau_i源極連接Dau_i負(fù)極，Tau_i+1漏極連接Cau_i+1正極，Tau_i+1源極連接Dau_i正極，i的取值為1～N-1；鉗位二極管Dau_N負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tau_N連接A相上橋臂中第N個(gè)全橋子模塊電容Cau_N正極，鉗位二極管Dau_N正極通過(guò)IGBT模塊Tal_1連接A相下橋臂第1個(gè)全橋子模塊電容Cal_1正極，其中Tau_N漏極連接Cau_N正極，Tau_N源極連接Dau_N負(fù)極，Tal_1漏極連接Cal_1正極，Tal_1源極連接Dau_N正極；鉗位二極管Dal_i負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tal_i連接A相下橋臂中第i個(gè)全橋子模塊電容Cal_i正極，鉗位二極管Dal_i正極通過(guò)IGBT模塊Tal_i+1連接A相下橋臂第i+1個(gè)全橋子模塊電容Cal_i+1正極，其中Tal_i漏極連接Cal_i正極，Tal_i源極連接Dal_i負(fù)極，Tal_i+1漏極連接Cal_i+1正極，Tal_i+1源極連接Dal_i正極，i的取值為1～N-1；鉗位二極管Dal_N負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tal_N連接A相下橋臂中第N個(gè)全橋子模塊電容Cal_N正極，鉗位二極管Dal_N正極連接輔助電容C2正極，其中Tal_N漏極連接Cal_N正極，Tal_N源極連接Dal_N負(fù)極；鉗位二極管Dbu_0負(fù)極連接輔助電容C1負(fù)極，鉗位二極管Dbu_0正極通過(guò)IGBT模塊Tbu_1連接B相上橋臂中第1個(gè)全橋子模塊電容Cbu_1負(fù)極，其中Tbu_1漏極連接Cbu_1負(fù)極，Tbu_1源極連接Dbu_0正極；鉗位二極管Dbu_ i負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tbu_i連接B相上橋臂中第i個(gè)全橋子模塊電容Cbu_i負(fù)極，鉗位二極管Dbu_ i正極通過(guò)IGBT模塊Tbu_i+1連接B相上橋臂中第i+1個(gè)全橋子模塊電容Cbu_i+1負(fù)極，其中Tbu_i漏極連接Cbu_i負(fù)極，Tbu_i源極連接Dbu_ i負(fù)極， Tbu_i+1漏極連接Cbu_i+1負(fù)極，Tbu_i+1源極連接Dbu_ i正極，i的取值為1～N-1；鉗位二極管Dbu_N負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tbu_N連接B相上橋臂中第N個(gè)全橋子模塊電容Cbu_N負(fù)極，鉗位二極管Dbu_N正極通過(guò)IGBT模塊Tbl_1連接B相下橋臂第1個(gè)全橋子模塊電容Cbl_1負(fù)極，其中Tbu_N漏極連接Cbu_N負(fù)極，Tbu_N源極連接Dbu_N負(fù)極，Tbl_1漏極連接Cbl_1負(fù)極，Tbl_1源極連接Dbu_N正極；鉗位二極管Dbl_i負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tbl_i連接B相下橋臂中第i個(gè)全橋子模塊電容Cbl_i負(fù)極，鉗位二極管Dbl_i正極通過(guò)IGBT模塊Tbl_i+1連接B相下橋臂第i+1個(gè)全橋子模塊電容Cbl_i+1負(fù)極，其中Tbl_i漏極連接Cbl_i負(fù)極，Tbl_i源極連接Dbl_i負(fù)極，Tbl_i+1漏極連接Cbl_i+1負(fù)極，Tbl_i+1源極連接Dbl_i正極，i的取值為1～N-1；鉗位二極管Dbl_N負(fù)極通過(guò)IGBT模塊Tbl_N連接B相下橋臂中第N個(gè)全橋子模塊電容Cbl_N負(fù)極，鉗位二極管Dbl_N正極連接輔助電容C2負(fù)極，其中Tbl_N漏極連接Cbl_N負(fù)極，Tbl_N源極連接Dbl_N負(fù)極；C相上下橋臂中子模塊間鉗位二極管的連接方式與A相一致，此外，鉗位二極管Dcu_0負(fù)極連接輔助電容C1正極，鉗位二極管Dcu_0正極連接IGBT模塊Tcu_1源極，鉗位二極管Dcl_N正極連接輔助電容C2正極，鉗位二極管Dcl_N負(fù)極連接IGBT模塊Tcl_N源極；上述A、B、C三相中6N個(gè)IGBT模塊Tau_i、Tal_i、Tbu_i、Tbl_i、Tcu_i、Tcl_i，其中i的取值為1～N，6N+5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容C1、C2及2個(gè)輔助IGBT模塊T1、T2，共同構(gòu)成自均壓輔助回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)洌涮卣髟谟冢赫Ｇ闆r時(shí)，自均壓輔助回路中6N個(gè)IGBT模塊Tau_i、Tal_i、Tbu_i、Tbl_i、Tcu_i、Tcl_i常閉，故障情況時(shí)，6N個(gè)IGBT模塊Tau_i、Tal_i、Tbu_i、Tbl_i、Tcu_i、Tcl_i斷開(kāi)，其中i的取值為1～N；正常情況下，A相上橋臂第一個(gè)全橋子模塊電容Cau_1旁路時(shí)，此時(shí)輔助IGBT模塊T1斷開(kāi)，子模塊電容Cau_1與輔助電容C1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；A相上橋臂第i個(gè)全橋子模塊電容Cau_i旁路時(shí)，其中i的取值為2～N，子模塊電容Cau_i與子模塊電容Cau_i-1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；A相下橋臂第一個(gè)全橋子模塊電容Cal_1旁路時(shí)，子模塊電容Cal_1通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器L0與子模塊電容Cau_N并聯(lián)；A相下橋臂第i個(gè)全橋子模塊電容Cal_i旁路時(shí)，其中i的取值為2～N，子模塊電容Cal_i與子模塊電容Cal_i-1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；輔助IGBT模塊T2閉合時(shí)，輔助電容C2通過(guò)鉗位二極管與子模塊電容Cal_N并聯(lián)；輔助IGBT模塊T1閉合時(shí)，輔助電容C1與子模塊電容Cbu_1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；B相上橋臂第i個(gè)全橋子模塊電容Cbu_i旁路時(shí)，其中i的取值為1～N-1，子模塊電容Cbu_i與子模塊電容Cbu_i+1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；B相上橋臂第N個(gè)全橋子模塊電容Cbu_N旁路時(shí)，子模塊電容Cbu_N通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器L0與子模塊電容Cbl_1并聯(lián)；B相下橋臂第i個(gè)全橋子模塊電容Cbl_i旁路時(shí)，其中i的取值為1～N-1，子模塊電容Cbl_i與子模塊電容Cbl_i+1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；B相下橋臂第N個(gè)全橋子模塊電容Cbl_N旁路時(shí)，子模塊電容Cbl_N與輔助電容C2通過(guò)鉗位二極管并聯(lián)；其中輔助IGBT模塊T1的觸發(fā)信號(hào)與A、C相上橋臂第一個(gè)全橋子模塊觸發(fā)信號(hào)的“邏輯和”一致；輔助IGBT模塊T2的觸發(fā)信號(hào)與B相下橋臂第N個(gè)全橋子模塊的觸發(fā)信號(hào)一致；在直交流能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，各個(gè)全橋子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊T1、T2交替閉合、關(guān)斷，A相上下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束，UC1≥UCau_1≥UCau_2…≥UCau_N≥UCal_1≥UCal_2…≥UCal_N≥UC2；B相上下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束，UC1≤UCbu_1≤UCbu_2…≤UCbu_N≤UCbl_1≤UCbl_2…≤UCbl_N≤UC2；基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)洌瑒?dòng)態(tài)過(guò)程中，輔助電容C1既可以作為A相電壓最高的電容，又可以作為B相電壓最低的電容；輔助電容C2既可以作為A相電壓最低的電容，又可以作為B相電壓最高的電容；依靠著兩個(gè)等式約束，max（UCa）=min（UCb），min（UCa）= max（UCb），A、B相上下橋臂中4N個(gè)全橋子模塊電容，Cau_i、Cal_i、Cbu_i、Cbl_i，其中i取值為1～N，以及輔助電容C1、C2，的電壓橋臂于自平衡狀態(tài)，拓?fù)銩、B相間具備子模塊電容電壓自均衡能力；拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與A相一致，C、B相間電容電壓的約束條件與A、B相間電容電壓約束條件一致，拓?fù)渚邆渥幽K電容電壓自均衡能力。
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