[實(shí)用新型]模塊化多電平轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020447789.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN212063828U
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·默哈納維拉馬尼;M·阿蘇達(dá)爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32;H02M7/483
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務(wù)所 11602
• 代理人: 姜浩然;吳麗麗

本實(shí)用新型涉及模塊化多電平轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器單元。本公開涉及用于模塊化多電平轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器單元，其包括與單元的儲(chǔ)能器和單元的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)中的每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接的直流熔斷器裝置，以用于當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)中的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)發(fā)生故障時(shí)防止單元短路。本實(shí)用新型的實(shí)施例在模塊化多電平轉(zhuǎn)換器中提供了改進(jìn)的斷路保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電氣設(shè)備，更具體而言涉及模塊化多電平轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器單元。

背景技術(shù)

模塊化多電平轉(zhuǎn)換器(MMC)由于其增強(qiáng)的模塊化程度、可擴(kuò)展性、具有降低的損耗的極好的諧波性能，已經(jīng)成為用于電網(wǎng)連接電力轉(zhuǎn)換器的流行選擇。在半橋(HB)或全橋(FB)MMC單元短路故障的情況下，開關(guān)中的一個(gè)開關(guān)在短路模式中故障。另一個(gè)開關(guān)在同一時(shí)間接通，導(dǎo)致跨單元電容器短路，引起單元電容器將能量以非常大的電流放電到開關(guān)中(例如，針對(duì)靜態(tài)同步補(bǔ)償器(STATCOM)的電流范圍為500kA至1MA，針對(duì)高壓(HV)直流(DC)HVDC功率轉(zhuǎn)換器的電流范圍為1MA-2MA)。

基于所使用的半導(dǎo)體模塊封裝技術(shù)(即，印刷封裝或鍵合線)MMC單元短路保護(hù)概念不同?；阪I合線的半導(dǎo)體模塊常用于低-中功率轉(zhuǎn)換器，而印刷封裝模塊常用于高功率轉(zhuǎn)換器。快速旁路開關(guān)(FBS)可以被接通，以電氣連接單元的交流(AC)端子，從而在短路的情況下旁路單元。

然而，尤其是針對(duì)基于鍵合線的模塊，存在很高的半導(dǎo)體模塊爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。此外，在單元內(nèi)的非常大的峰值短路電流要求總線設(shè)計(jì)可以承受較大的機(jī)械應(yīng)力。這導(dǎo)致了單元成本的增加。

柵極驅(qū)動(dòng)器(GD)通常裝備有保護(hù)電路，以感測(cè)大電流并安全地關(guān)斷開關(guān)。然而，使用GD的安全關(guān)斷并不總是有效的，并且強(qiáng)制性的具有二次保護(hù)電路。MMC單元在開關(guān)短路故障期間必須克服的兩個(gè)主要問題是：

-放電到開關(guān)中的大單元電容器的能量在工業(yè)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)模塊的情況下引起爆炸，或者需要昂貴的印刷封裝開關(guān)與密封封條來承受此類能量。

-開關(guān)在短路故障期間在高阻抗模式中爆炸或失效之前，必須在單元輸出上具有快速且穩(wěn)定的旁路。要注意的是，因?yàn)榇嬖诖笮捅凼椒磻?yīng)器，該反應(yīng)器會(huì)在故障單元兩端引發(fā)電弧，引起閥結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，所以流經(jīng)單元輸出的電流不可以中斷。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種在MMC單元中提供改進(jìn)的短路保護(hù)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種轉(zhuǎn)換器單元。該轉(zhuǎn)換單元用于模塊化多電平轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器單元包括與單元的儲(chǔ)能器和單元的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)中的每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接的直流熔斷器裝置，以用于當(dāng)半導(dǎo)體開關(guān)中的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)發(fā)生故障時(shí)防止單元短路。

在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器單元還包括旁路開關(guān)，所述旁路開關(guān)被配置為在所述單元的第一交流端子與第二交流端子之間提供直接連接，當(dāng)所述半導(dǎo)體開關(guān)中的一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)發(fā)生故障時(shí)，旁路所述單元的所述開關(guān)。

在一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體開關(guān)被布置在并聯(lián)電力電子組塊中。

在一些實(shí)施例中，所述直流熔斷器裝置包括用于每個(gè)電力電子組塊的相應(yīng)的直流熔斷器，使得每個(gè)電力電子組塊的所述半導(dǎo)體開關(guān)與所述相應(yīng)的直流熔斷器串聯(lián)連接。

在一些實(shí)施例中，所述相應(yīng)的直流熔斷器中的每個(gè)相應(yīng)的直流熔斷器與所述儲(chǔ)能器的相應(yīng)的子儲(chǔ)存器串聯(lián)連接。

在一些實(shí)施例中，所述相應(yīng)的直流熔斷器中的每個(gè)相應(yīng)的直流熔斷器與整個(gè)所述儲(chǔ)能器串聯(lián)連接。

在一些實(shí)施例中，所述直流熔斷器裝置包括并聯(lián)熔斷器配置，所述并聯(lián)熔斷器配置在所述儲(chǔ)能器的至少一部分與所述半導(dǎo)體開關(guān)中的至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)之間串聯(lián)連接，所述并聯(lián)熔斷器配置包括被并聯(lián)連接的至少兩個(gè)直流熔斷器。

在一些實(shí)施例中，所述單元是半橋單元或全橋單元。