[發(fā)明專利]電容嵌位子模塊、應用其的模塊化多電平換流器及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711047491.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107612397B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 江偉;王渝紅;陽莉汶;張慧瑜;黃道姍;陳金祥
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國家電網公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院;四川大學;成都智達電力自動控制有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02H7/122
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;薛金才

本發(fā)明提供一種電容嵌位子模塊、應用其的模塊化多電平換流器及工作方法，子模塊包括晶體管Tsubgt;1/subgt;、Tsubgt;2/subgt;、Tsubgt;3/subgt;，三個二極管Dsubgt;1/subgt;、Dsubgt;2/subgt;、Dsubgt;3/subgt;，一個電容器C。其中，Tsubgt;1/subgt;、Tsubgt;2/subgt;、Tsubgt;3/subgt;的集電極分別與Dsubgt;1/subgt;、Dsubgt;2/subgt;、Dsubgt;3/subgt;的陰極相連，Tsubgt;1/subgt;、Tsubgt;2/subgt;、Tsubgt;3/subgt;的發(fā)射極分別與Dsubgt;1/subgt;、Dsubgt;2/subgt;、Dsubgt;3/subgt;的陽極相連。電容器C的正極端與Tsubgt;1/subgt;的集電極相連，并在二者連接處引出子模塊高壓輸出端；電容器C的負極端與Tsubgt;2/subgt;的發(fā)射極相連。Tsubgt;3/subgt;的集電極與Tsubgt;2/subgt;的集電極相連，并在二者連接處引出子模塊低壓輸出端；Tsubgt;3/subgt;的發(fā)射極與Tsubgt;1/subgt;的發(fā)射極相連。本發(fā)明能夠有效阻斷直流故障電流；在全控型器件閉鎖后，可以通過二極管的單向導通性來抑制橋臂電抗器的續(xù)流作用，故障阻斷能力較強。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)直流輸電技術領域，涉及一種電容嵌位子模塊、應用其的模塊化多電平換流器及工作方法。

背景技術

模塊化多電平換流器(Modular?Multilevel?Converter,MMC)采用子模塊級聯結構，具有開關頻率較低、損耗較小、波形質量高等優(yōu)點。傳統(tǒng)的半橋子模塊(Half-bridgeSub-module,HBSM)結構造價低、技術成熟，我國已投運的柔性直流輸電工程幾乎都采用基于半橋子模塊的MMC結構。直流線路發(fā)生短路故障時，由于子模塊電容放電以及交流系統(tǒng)饋能效應，故障電流會迅速增大，威脅換流器等設備的安全，因此必須立即切斷故障電流。但由于半橋子模塊中的二極管能形成交流側與故障點之間的電流通路，所以它不具備切除故障電流的能力。

目前，處理MMC直流故障的方法中，跳開交流斷路器雖然技術成熟，但存在響應速度慢、故障恢復時間長等缺點；高壓直流斷路器面臨著開斷電壓等級不夠高，容量不夠大等技術問題，尚未在實際工程中應用；而通過改進子模塊拓撲結構，控制子模塊內部電力電子器件的通斷來阻斷故障電流，無需機械開關動作、系統(tǒng)恢復速度快，具有較大的研究價值和應用前景。

全橋子模塊、箝位雙子模塊都具有直流故障阻斷能力。全橋子模塊的器件數目為半橋子模塊的兩倍，運行損耗較高。箝位雙子模塊中用于連接兩個半橋結構的一對IGBT反并聯二極管在正常運行時需要一直處于導通狀態(tài)，其通流能力、運行損耗、器件結溫等參數均高于其它半導體器件。因此，需要研究綜合性能更優(yōu)的子模塊結構。

發(fā)明內容