[發明專利]一種基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置

在審

• 申請號: 201710792109.7
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107546698A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 閆鑫;范彩云;韓坤;劉堃;何青連;洪波;王曉民;王超;焦中原;毛文喜
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼集團有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16;H02M7/219
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 吳敏

技術領域

本發明涉及一種基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置，屬于直流輸電技術領域。

背景技術

目前，直流線路融冰主要采用晶閘管和二極管式結構，二極管式結構簡單，但不可控，且僅在覆冰季節使用，使用周期長；晶閘管式結構較為成熟，且在非融冰季節可以作為無功補償裝置應用于直流輸電系統中，提高了裝置的使用率，但作為電流源型直流融冰技術及裝置時換相失敗問題較為突出。

近年來，以全控型器件IGBT為基礎的電壓源換流器型高壓直流輸電迅速發展，具有控制靈活、可以供電無源網絡等優勢。基于子模塊單元的模塊化多電平換流器在柔性直流輸電系統中具有很大優勢，并得到廣泛研究。公布號為CN105245119A的中國專利文件公開了一種基于混合型模塊化多電平變換器的直流融冰裝置，該融冰裝置以三相混合型模塊化多電平變換器為主電路，每相由級聯半橋型子模塊和全橋型子模塊混合而成。該融冰裝置具有節省電能、實現從零到最大值之間連續可調的優點，但是，由于受國內外IGBT技術限制，例如目前IGBT模塊最大電流為3600A時，電壓最大只有1700V；IGBT模塊最大電壓為6500V時，電流最大只有750A，該融冰裝置最大輸出電流有限，并且串聯的子模塊個數多，成本較高，不能滿足多種電壓等級不同線路的融冰需求，適應性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置，用于解決現有的融冰裝置不能滿足多種電壓等級不同線路的融冰需求這一技術問題。

為解決上述技術問題，本發明而提供了一種基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置，包括兩級三相橋式換流單元，所述三相橋式換流單元每一相的上橋臂和下橋臂中均串設有功率模塊閥組；每級三相橋式換流單元的交流側用于連接一臺變壓器，第一級三相橋式換流單元的直流側負極與第二級三相橋式換流單元的直流側正極之間串設有串聯開關，兩級三相橋式換流單元的正極之間串設有正極并聯開關，兩級三相橋式換流單元的負極之間串設有負極并聯開關。

進一步的，所述三相橋式換流單元每一相的上橋臂和下橋臂中均串設有電抗器。

進一步的，所述功率模塊閥組包括至少兩個串聯連接的半橋型子模塊、全橋型子模塊或者半橋子模塊和全橋子模塊的混合結構。

進一步的，所述半橋型子模塊包括半橋直流支撐電容、半橋均壓電阻和兩個帶反并聯二極管的全控型功率開關器件，兩全控型功率開關器件同向串聯后與所述半橋直流支撐電容和半橋均壓電阻并聯；所述全橋型子模塊包括全橋直流支撐電容、全橋均壓電阻和四個帶反并聯二極管的全控型功率開關器件，所述全控型功率開關器件兩兩同向串聯后均與所述全橋直流支撐電容和全橋均壓電阻并聯。

進一步的，所述半橋型子模塊或全橋型子模塊的兩端還并聯有旁路開關。

進一步的，所述全控型功率開關器件為IGBT。

本發明的有益效果是：

本發明的直流融冰裝置包括兩級三相橋式換流單元，在作為直流融冰時，根據線路電壓等級和計算的線路融冰電流，三相橋式換流單元可以通過串聯開關實現串聯使用，或者通過并聯開關實現并聯使用，可以滿足多種電壓等級不同線路的融冰需求，適用性較強；另外，通過控制串聯開關和并聯開關的通斷，兩級三相橋式換流單元還可以作為柔性直流輸電或潮流控制器使用，提高了設備利用率。

通過控制每相橋臂中半橋型子模塊或全橋型子模塊兩端并聯的旁路開關，可以實現輸出電壓從零到最大值之間的調節，以滿足不同線路的融冰需求。

附圖說明

圖1是本發明基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置的電路原理圖；

圖2是半橋型子模塊的電路原理圖；

圖3是全橋型子模塊的電路原理圖；

圖4是壓接式IGBT結構。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。

本發明基于MMC拓撲結構的直流融冰裝置的電路結構圖如圖1所示，包括兩級三相橋式換流單元，三相橋式換流單元每一相包括串聯連接的上橋臂和下橋臂，6個橋臂組成一個三相橋式換流單元，該三相橋式換流單元又稱為MMC拓撲。