[發(fā)明專利]一種子模塊拓撲以及一種MMC換流器

有效

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• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106849718B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 李道洋;吳金龍;王先為;劉欣和;張浩;行登江;孫樹敏;李廣磊
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼電氣股份有限公司;國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/32
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發(fā)明涉及一種子模塊拓撲以及一種MMC換流器，該MMC換流器中至少有一個子模塊由6個開關模塊和4個電容構成，首先，該子模塊拓撲能夠實現(xiàn)以閉鎖方式進行直流故障穿越和以非閉鎖方式進行直流故障穿越兩種方式，因此，該子模塊在直流故障發(fā)生時，故障穿越可靠性較高，可根據(jù)實際控制需要選擇相應的直流故障穿越方式。而且，在同樣電壓等級下，即同樣的電平數(shù)下，與全橋子模塊相比，需要的開關器件的個數(shù)更少，能夠有效降低直流輸電工程的成本，并且，電壓等級越高，輸出電平數(shù)越高時，節(jié)約的開關器件的個數(shù)就越多。

技術領域

本發(fā)明涉及一種子模塊拓撲以及一種MMC換流器。

背景技術

隨著全控型電力電子器件的發(fā)展和電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用，基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術日益受到重視。模塊化多電平換流器(Modular multilevelconverter，MMC)是柔性直流輸電系統(tǒng)應用中電壓源換流器的一種，它由多個子模塊按照一定的方式連接而成，通過控制各個子模塊IGBT組的投入和切除狀態(tài)使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，實現(xiàn)能量的高效傳輸。

傳統(tǒng)的模塊化多電平換流器中，通常采用半橋式子模塊作為基礎單元，以降低換流器建設成本。傳統(tǒng)的半橋式子模塊MMC在直流短路故障發(fā)生時無法通過自身特性迅速抑制故障電流，必須依靠交流斷路器或直流斷路器才能清楚故障電流。一方面由于交流斷路器的響應時間較長，有可能導致保護不及時而造成換流器過流損壞；另一方面配置直流斷路器提高了對設備的技術要求，增加了系統(tǒng)成本。

為了解決這一問題，有學者提出采用全橋子模塊、箝位雙子模塊等具備直流故障穿越能力的新型子模塊拓撲替代半橋子模塊。通過故障后迅速閉鎖換流器，利用全橋子模塊等拓撲中二極管的反向阻斷能力迅速抑制故障電流，實現(xiàn)直流故障的自清除。但采用閉鎖換流器的方式穿越，會造成交流側脫網(wǎng)，交流斷路器跳閘，不利于故障后輸電能力的恢復。而且，雖然在采用全橋子模塊時，還可以利用全橋子模塊生成負電平的能力，在維持交流側并網(wǎng)的情況下將直流電壓降低至0，從而抑制故障電流，實現(xiàn)在不閉鎖狀態(tài)下的直流故障穿越；但是，在某直流電壓等級下，比如MMC的電平數(shù)為N+1，那么就需要N個全橋子模塊，由于每個全橋子模塊中有四個開關器件，那么共需開關器件個數(shù)為4N個。由于開關器件在柔性直流輸電工程成本中本身就占有較大比重，因此如果利用全橋子模塊實現(xiàn)不閉鎖直流故障穿越，需要投入的成本較高，并不適合實際工程應用。因此，非常有必要提出一種新型MMC子模塊拓撲，使MMC兼具閉鎖與不閉鎖直流故障穿越功能，且具有一定的成本優(yōu)勢。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種子模塊拓撲，用以解決全橋子模塊雖然能夠實現(xiàn)不閉鎖直流故障穿越，但是投入成本較高的問題。本發(fā)明同時提供一種MMC換流器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種子模塊拓撲，包括第一單元和第二單元，所述第一單元和第二單元均由一條開關支路和一條電容支路并聯(lián)構成，所述開關支路上串設有兩個開關模塊，所述電容支路上串設有兩個電容；第一單元中的開關支路與電容支路的其中一個連接點與第二單元中的開關支路與電容支路的其中一個連接點之間連接有開關模塊T5，第一單元中的兩個電容的連接點與第二單元中的兩個電容的連接點之間連接有開關模塊T6，第一單元中的兩個開關模塊的連接點與第二單元中的兩個開關模塊的連接點為所述子模塊拓撲的輸入輸出端。