[實(shí)用新型]雙向故障電流阻斷MMC子模塊及具有該子模塊的換流器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721087259.X
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN207265894U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟明;蘇亞慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02H7/122
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種MMC子模塊。特別是涉及一種雙向故障電流阻斷MMC子模塊及具有該子模塊的換流器。

背景技術(shù)

柔性直流輸電技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立控制，還同時(shí)具備易于潮流翻轉(zhuǎn)、建設(shè)成本低、輸出波形質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可有效解決新能源的并網(wǎng)難題，實(shí)現(xiàn)可再生能源的充分利用。適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的換流器主要有兩電平、三電平和模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)，其中，MMC憑借耐高壓、損耗小、易拓展、制造難度低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。

柔性直流輸電示范工程通常采用在地下敷設(shè)電纜和架空線路的輸電方式，無論采用哪種輸電方式，均不可避免會(huì)發(fā)生直流短路故障，而由直流故障引起的過電流則會(huì)嚴(yán)重影響到MMC器件的性能和壽命，因此，直流故障是MMC系統(tǒng)必須解決的關(guān)鍵問題。

目前MMC系統(tǒng)通常采用三種方式清除故障電流，即：交流斷路器、直流斷路器和具備故障阻斷能力的MMC子模塊拓?fù)洹Ｆ渲校涣鲾嗦菲黜憫?yīng)時(shí)間和重啟時(shí)間較長(zhǎng)，不適用于瞬時(shí)短路故障。ABB公司研制的直流斷路器可以快速清除直流故障，但該設(shè)備造價(jià)較高，將其工程化應(yīng)用還需進(jìn)一步的改進(jìn)。為了克服斷路器的缺陷，可以采用具有直流故障清除能力的MMC子模塊拓?fù)洌Ｒ姷木邆涔收想娏髯钄嗄芰Φ淖幽K拓?fù)溆腥珮蜃幽K和鉗位雙子模塊。全橋子模塊的開關(guān)管個(gè)數(shù)為半橋子模塊的兩倍，建設(shè)成本較高且運(yùn)行損耗大；鉗位雙子模塊可輸出3電平，器件個(gè)數(shù)少于全橋子模塊，但輸出單位電平時(shí)仍比半橋子模塊多增加了1.5個(gè)二極管和0.5個(gè)開關(guān)管，且其控制較為復(fù)雜。基于半橋子模塊和全橋子模塊混合級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)可使MMC具備了故障清除能力并減少了開關(guān)管數(shù)量，但和鉗位雙子模塊相比，其器件個(gè)數(shù)并沒有明顯降低。現(xiàn)有具備故障電流阻斷能力的MMC子模塊器件個(gè)數(shù)的增多帶來MMC成本的成倍增長(zhǎng)，不利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。

鑒于上述問題，研究一種成本低的具備故障電流阻斷能力的MMC子模塊拓?fù)洌瑢?duì)于系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在可阻斷故障電流并且能夠克服現(xiàn)有技術(shù)由于器件數(shù)目和電氣應(yīng)力所造成的成本高的缺陷的雙向故障電流阻斷MMC子模塊及具有該子模塊的換流器。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種雙向故障電流阻斷MMC子模塊包括依次串聯(lián)連接的第一開關(guān)K₁、第二開關(guān)K₂、第三開關(guān)K₃、第四開關(guān)K₄和第五開關(guān)K₅，所述第一開關(guān)K₁的另一端連接第一電容C₁的一端，所述第一開關(guān)K₁與第二開關(guān)K₂相連的交點(diǎn)連接第二電容C₂的一端，所述第三開關(guān)K₃與第四開關(guān)K₄相連的交點(diǎn)連接第二電容C₂的另一端，所述第四開關(guān)K₄與第五開關(guān)K₅相連的交點(diǎn)連接第一電容C₁的另一端，所述第五開關(guān)K₅的另一端構(gòu)成雙向故障電流阻斷MMC子模塊的負(fù)極，所述第二開關(guān)K₂與第三開關(guān)K₃相連的交點(diǎn)構(gòu)成雙向故障電流阻斷MMC子模塊的正極。