[發明專利]基于晶閘管的模塊化多電平變換器及其運行方法

在審

• 申請號: 201610055975.3
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105656343A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 鄧富金;陳哲
• 申請（專利權）人: 鄧富金;陳哲
• 主分類號: H02M7/64
• 分類號: H02M7/64
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

技術領域

本發明涉及供電保護領域，尤其涉及基于晶閘管的模塊化多電平變換器及其運行方法。

背景技術

現有的模塊化多電平變換器不具備斷路能力，通常需要配備一個價格高昂的三相交流斷 路器在交流側來切斷電流、關斷電路。

比如在故障情況下，雖然故障情況下立即關斷了絕緣柵雙極型晶體管(關斷時間大概 1us左右)，但是交流斷路器還是需要幾十甚至上百毫秒的時間才能切斷電流、斷開電路。 因此，還是會有較長時間電流流過二極管，進而影響模塊化多電平變換器的性能。

已有的電路基本上都有一個反并聯的二極管，因此，會提供一個電流流通的路徑(二極 管)，此時的模塊化多電平變換器電路沒有切斷電流的能力。他們均都需要在交流側加一個 三相交流斷路器來切斷電流、斷開電路。而三相交流斷路器通常需要幾十毫秒甚至上百毫秒 才能切斷電流、斷開電路。而且交流斷路器非常昂貴。有的采用了復雜的電路結構，雖然可 以切斷電流，但是增加了成本和損耗。

總結上述現有技術的缺陷：要么不能完全切斷電流、斷開電路，要么可以完全切斷電流、 斷開電路，但是反應慢，而且成本高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于晶閘管的模塊化多電平變換器及其運行方法，在電路斷開 時在一個周期內切斷電流，斷開電路，降低成本。

本發明的技術方案是基于晶閘管的模塊化多電平變換器，所述多電平變換器由A相、B 相、以及C相電路組成，每相電路分別由上橋臂和下橋臂組成，每個橋臂由1到300個串聯 連接的模塊單元和一個橋臂電感組成；每個模塊單元包括2個串聯的絕緣柵雙極型晶體管， 第一個絕緣柵雙極型晶體管反向并聯有一個二極管，第二個絕緣柵雙極型晶體管反向并聯有 一個晶閘管，第一個絕緣柵雙極型晶體管的集電極和第二個絕緣柵雙極型晶體管的發射極分 別連接電容的兩端。

進一步地，每一相電路中，2個橋臂電感同時連接一路交流電路，三路交流電路并聯設 置，每一路交流電路都包括串聯的電阻、電感和機械開關。

進一步地，模塊化多電平變換器正常運行時，晶閘管中有電流通過；模塊化多電平變換 器關斷時，在小于一個周期的時間內有續流電流流過所述晶閘管，此后，就沒有電流流過所 述晶閘管。

本發明的另一個技術方案是基于晶閘管的模塊化多電平變換器的運行方法，包括如下步 驟：

系統初始步驟：模塊化多電平變換器上電運行；

電路斷開判斷步驟：如果需要斷開電路，則同時關斷模塊化多電平變換器中所有絕緣柵 雙極型晶體管和移走所有晶閘管的驅動信號，電路將在不到一個周期的時間內被模塊化多電 平變換器關斷；如果不需要斷開電路，則給所有晶閘管驅動信號，此時模塊化多電平變換器 內的所有絕緣柵雙極型晶體管按照要求正常運行；以及

模塊化多電平變換器隔離判斷步驟：如果需要隔離模塊化多電平變換器，則打開機械開 關來隔離模塊化多電平變換器；如果不需要隔離模塊化多電平變換器，則回到初始時刻。

有益效果：在電路斷開時，關斷所有絕緣柵雙極型晶體管，不給所有晶閘管驅動信號， 在一個周期內斷開電路，將現有技術中的三相交流斷路器換成價格低廉的機械開關，和現有 技術相比，不僅真正實現了電路保護，而且大大降低了成本。

附圖說明

圖1是三相模塊化多電平變換器的電路結構圖；

圖2是圖1中模塊單元的電路結構圖；

圖3是基于晶閘管的模塊化多電平變換器的運行方法流程圖；

圖4是基于晶閘管的模塊化多電平變換器的一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的較優的實施例作進一步的詳細說明：