[發(fā)明專利]飛跨電容三電平單極電流模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611146206.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106849717B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏應(yīng)冬;謝小榮;姜齊榮;袁志昌;韓英鐸;劉文華;于心宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張潤(rùn)<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明提出一種飛跨電容三電平單極電流模塊，由第一并聯(lián)支路、第二并聯(lián)支路和第二電容C₂構(gòu)成，第一并聯(lián)支路包括第一全控開(kāi)關(guān)器件T₁、第二全控開(kāi)關(guān)器件T₂、第一二極管D₁、第二二極管D₂和第一電容C₁，第二并聯(lián)支路包括全控開(kāi)關(guān)器件單元T₃、二極管單元D₃，T₁發(fā)射極與T₂的集電極相連，T₁集電極與D₂的陽(yáng)極相連，D₁陽(yáng)極與D₂的陰極相連，C₁陽(yáng)極與D₁的陽(yáng)極和D₂的陰極相連，C₁的陰極與T1發(fā)射極及T2的集電極相連，T₃發(fā)射極與D₃的陰極連接，第一并聯(lián)支路的陽(yáng)極、第二并聯(lián)支路的陽(yáng)極與C₂的陽(yáng)極相互連接，第一并聯(lián)支路的陰極、第二并聯(lián)支路的陰極與C₂的陰極相互連接。本發(fā)明具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種飛跨電容三電平單極電流模塊。

背景技術(shù)

功率模塊是大功率多電平變流器的基礎(chǔ)單元，包括級(jí)聯(lián)多電平變流器，模塊化多電平變流器等變流器中均包括大量的功率模塊單元。以級(jí)聯(lián)多電平變流器、模塊化多電平變流器為代表的多電平變流器，因具有電流諧波特性好、有功無(wú)功解耦控制、模塊化設(shè)計(jì)、便于實(shí)現(xiàn)故障容錯(cuò)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，在高壓大功率電力變換場(chǎng)合，如柔性直流輸電、大容量動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、電能質(zhì)量治理、電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。

以模塊化多電平變流器為例，其運(yùn)行特性取決于其功率模塊的電路結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的半橋模塊結(jié)構(gòu)具有損耗較小、成本較低的優(yōu)勢(shì)，但由于無(wú)法提供負(fù)電平電壓，因而無(wú)法在直流側(cè)低電壓下輸送功率，也不能在變流器發(fā)生直流側(cè)短路故障后限制故障電流。此外，由半橋模塊構(gòu)成的橋臂其橋臂電壓始終為正，因此不便于通過(guò)注入高頻變化的橋臂電壓來(lái)降低模塊電容電壓的波動(dòng)幅度。

為提升模塊化多電平變流器的工作性能，可以采用能夠提供負(fù)電平的模塊代替半橋模塊。已有研究提出的能夠提供負(fù)電平的模塊包括：全橋模塊、箝位雙模塊(CDSM,clamp-double sub-module)，(Marquardt,R.,Modular Multilevel Converter:An universalconcept for HVDC-Networks and extended DC-Bus-applications,Power ElectronicsConference(IPEC),2010 International,vol.,no.,pp.502,507,21-24 June 2010.)、單極電壓模塊(Jiangchao Qin；Saeedifard,M.；Rockhill,A.；Rui Zhou,Hybrid Design ofModular Multilevel Converters for HVDC Systems Based on Various SubmoduleCircuits,in Power Delivery,IEEE Transactions on,vol.30,no.1,pp.385-394,Feb.2015.)、對(duì)角橋模塊(專利公開(kāi)號(hào)CN105450045A)。

上述功率模塊與半橋模塊相比，在獲得相同電平數(shù)目的前提下，全橋模塊、箝位雙模塊和單極電壓模塊均需要采用更多數(shù)量的可控開(kāi)關(guān)器件，成本增加較大。而對(duì)角橋模塊采用的可控開(kāi)關(guān)器件數(shù)量與半橋模塊一致，成本增加較少。然而，對(duì)角橋模塊中兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)器件分布于模塊的對(duì)角位置，因此其中的可控開(kāi)關(guān)器件只能分別使用單個(gè)器件模塊，而無(wú)法像半橋模塊一樣，采用集成度更高的雙管模塊，不利于模塊的集成化設(shè)計(jì)。并且，每增加一個(gè)對(duì)角橋模塊，變流器的總電平數(shù)只增加兩個(gè)，在高壓應(yīng)用領(lǐng)域需要大量的對(duì)角橋模塊，附屬設(shè)備及設(shè)備整體使用空間體積較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。

發(fā)明內(nèi)容