[實用新型]一種改進型雙箝位子模塊和模塊化多電平換流器

有效

• 申請號: 201820184334.2
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN208046465U
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 王軒;魏孟剛;李艷軍;付永生;朱寧輝;荊龍;李進;張良;韓天緒;周亞娟
• 申請（專利權）人: 中電普瑞科技有限公司;南瑞集團有限公司;國網浙江省電力有限公司;國家電網公司;北京交通大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/487;H02M1/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本實用新型提供了一種改進型雙箝位子模塊模塊化多電平換流器，改進型雙箝位子模塊包括第一半橋子模塊、第二半橋子模塊、第三半橋子模塊、二極管D1、二極管D2、二極管D3和開關管T7，結構簡單，需要器件較少，成本低；由改進型雙箝位子模塊和半橋子模塊構成的模塊化多電平換流器具備故障清除能力，平均每個半橋型子模塊增加的IGBT和二極管數目分別為1/3個和4/3個，經濟成本較低，且本實用新型提供的改進型雙箝位子模塊任何時刻處于電流通路的IGBT數目較少，損耗較低，效率較高，對子模塊電容電壓耐壓要求較低；本實用新型可以適用于由模塊化多電平換流器構成的裝置，包括不限于統一潮流控制器、線間潮流控制器、柔性直流輸電、柔性直流配電。

技術領域

本實用新型涉及直流輸電技術領域，具體涉及一種改進型雙箝位子模塊和模塊化多電平換流器。

背景技術

統一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)是一種功能最強大、特性最優越的新一代柔性交流輸電裝置，傳統的兩電平、三電平等低電平拓撲不能滿足UPFC高電壓、大功率的需求，模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)在高壓領域已發展比較成熟，目前由MMC和UPFC構成的MMC-UPFC系統——220kV南京西環網UPFC、220kV上海蕰藻浜UPFC、500kV蘇州UPFC工程投入使用，其故障特性也備受關注，由于MMC-UPFC系統仍然依靠直流母線傳輸功率，換流站直流側短路故障不僅會造成整個系統功率傳輸中斷，IGBT還可能過流損壞，半橋子模塊(Half Bridge Submodule，HBSM)級聯的MMC不具備故障清除能力，故障下開關管關斷后，其電流通路如附圖1，La表示橋臂電抗，Rdc為電阻，此時MMC工作于二極管不控整流模式下，若交流側不跳閘，直流側故障電流將一直存在，MMC無法重啟；若交流側跳閘，直流側重啟需要復雜的時序配合，交流電壓重構需要較長時間，MMC將長時間停運。現有的MMC大多采用電纜輸電，直流側發生故障率較傳統架空線低，但是電纜造價較高，且只能降低直流故障發生率，并不能清除故障；另有在直流線路上部署直流斷路器清除故障方案，但是目前直流斷路器只在中低壓輸電領域發展較完善，在高壓、特高壓領域發展尚不足，而且額外部署直流斷路器會帶來較高的經濟成本。針對直流側故障特性，引入箝位型子模塊可以有效的清除故障，例如全橋子模塊(Full BridgeSubmodule，FBSM)、雙箝位型子模塊(Clamp Double Submodule，CDSM)等，因為此種故障清除方式交流側不用跳閘，僅需幾十毫秒就可以完成重合閘和直流電壓重構，但是會引入額外的IGBT，會帶來額外的經濟成本和損耗。

實用新型內容

為了克服上述現有技術中的模塊化多電平換流器不具有故障清除能力、經濟成本高且損耗大不足，本實用新型提供一種改進型雙箝位子模塊、控制方法和模塊化多電平換流器，改進型雙箝位子模塊包括第一半橋子模塊、第二半橋子模塊、第三半橋子模塊、二極管D1、二極管D2、二極管D3和開關管T7，結構簡單，需要器件較少，由改進型雙箝位子模塊構成的模塊化多電平換流器具備故障清除能力，不需要額外的IGBT，經濟成本低且損耗小。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型采取如下技術方案：

一方面，本實用新型提供一種改進型雙箝位子模塊，包括第一半橋子模塊、第二半橋子模塊、第三半橋子模塊、二極管D1、二極管D2、二極管D3和開關管T7；

所述二極管D1的陽極、二極管D2的陽極、開關管T7的集電極均與第三半橋子模塊中儲能電容C3的正極連接，所述二極管D1的陰極與第一半橋子模塊中儲能電容C1的正極連接，所述二極管D2的陰極與第二半橋子模塊中儲能電容C2的正極連接，所述開關管T7的發射極同時連接第二半橋子模塊中儲能電容C2的負極和二極管D3的陰極，所述二極管D3的陽極與第三半橋子模塊中儲能電容C3的負極連接。

所述第一半橋子模塊還包括開關管T1和開關管T2；

所述開關管T1包括IGBT1和與IGBT1反并聯的二極管D11；