[實用新型]直流故障穿越MMC子模塊及具有該子模塊的換流器

有效

• 申請號: 201721087260.2
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN207265895U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 孟明;蘇亞慧
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02H7/122;H02H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種MMC子模塊。特別是涉及一種直流故障穿越MMC子模塊及具有該子模塊的換流器。

背景技術

模塊化多電平換流器自2002年由德國Bundeswehr Munich大學的R.Marquardt和A.Lesnicar提出后得到了國內外的廣泛關注，現已成為高壓直流輸電工程中的首選換流器。和傳統的電壓源型換流器相比，MMC主要有如下優點：

(1)模塊化結構易擴容，設置足夠的子模塊數量可滿足不同電壓和功率等級的需求；

(2)冗余子模塊使系統具備較好的故障處理能力和可靠性；

(3)輸出波形質量較高，諧波含量低。

直流系統由于電流沒有過零點，直流側發生故障時故障電流上升率較高，會造成較大的過電流，嚴重危害系統的安全性，并且故障電流的清除難度大于交流系統，因此，直流線路的短路故障是MMC亟需解決的關鍵問題之一。斷開斷路器是一種傳統清除故障電流的手段，包含交流側斷路器和直流側斷路器兩種方式，其中直流斷路器可快速清除故障電流，但適用于高壓大功率場合的直流斷路器的開發和研制均存在較大的難度。此外，兩種斷路器都存在重啟時間較長的問題，對直流側的瞬時故障的處理能力較弱。和斷路器相比，電力電子器件的開關速度較快，因此，為了降低研發難度，提高系統的動態響應速度，可以對MMC的子模塊進行功能拓展，使子模塊自身具備直流故障穿越能力。

工程上常見的MMC所采用的子模塊拓撲為半橋子模塊拓撲，系統發生故障時即使閉鎖脈沖信號，半橋子模塊的反向二極管仍會提供電流通路，導致故障電流不斷增高。可清除故障電流的的MMC中最具代表性的是全橋子模塊和鉗位式雙子模塊。全橋子模塊具有4個開關管，可輸出0，+U、-U三個電平，而-U在MMC實際應用中屬于不必要的狀態，實際全橋子模塊等同于兩電平子模塊，該子模塊可以通過閉鎖脈沖信號來清除故障電流，但是開關管個數較多，對器件觸發信號的一致性要求較高；鉗位雙子模塊器件具有5個開關管，共可輸出0，U、2U三個電平，和全橋子模塊相比，該子模塊器件實際可用電平數增多，器件個數明顯降低，但是該子模塊結構的耦合性增加了系統的復雜程度和控制難度。

基于上述問題，研究一種控制和結構均比較簡單的可清除故障電流的MMC子模塊拓撲，有利于整個系統結構和控制系統的簡化。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種控制簡單且能夠快速清除故障電流的直流故障穿越MMC子模塊及具有該子模塊的換流器。

本實用新型所采用的技術方案是：一種直流故障穿越MMC子模塊包括依次串聯連接的第一開關K₁、第四二極管D₄和第二開關K₂，所述第一開關K₁的另一端連接第一電容C₁的一端以及第三開關K₃的一端，所述第二開關K₂與第四二極管D₄相連的交點連接第一電容C₁的另一端，所述第二開關K₂的另一端連接第三開關K₃的另一端，所述第一開關K₁與第四二極管D₄相連的交點構成直流故障穿越MMC子模塊的正極，所述第二開關K₂與所述第三開關K₃相連的交點構成直流故障穿越MMC子模塊的負極。