[發(fā)明專利]一種具備雙向故障電流切除能力的MMC雙子模塊

在審

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• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112865506A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曄;王浩;史卓卿;郝穎琪
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/00;H02M7/483;H02M7/537;H02J3/36
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種具備雙向故障電流切除能力的MMC雙子模塊，包括兩個結(jié)構(gòu)相同的半橋子模塊HBSM₁和HBSM₂、一個連接電路和一個反向阻斷電路，其中，所述連接電路連接于HBSM₁和HBSM₂之間；所述反向阻斷電路與HBSM₁和HBSM₂并聯(lián)，其負(fù)極連接雙子模塊的正極，正極連接雙子模塊的負(fù)極，起到抑制吸收反向故障大電流的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于柔性直流輸電系統(tǒng)，特別涉及一種具備雙向故障電流切除能力的MMC雙子模塊。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)資源的枯竭，可再生能源市場進(jìn)一步擴(kuò)大，這也對電力系統(tǒng)的輸電水平提出了更高的要求。相比于高壓交流輸電技術(shù)，高壓直流輸電技術(shù)在穩(wěn)定性及能量損耗上更具有優(yōu)勢，其中模塊化多電平換流器(MMC)技術(shù)因為具有集成模塊化、傳輸效率高、控制靈活等特點(diǎn)而被學(xué)術(shù)和工程界廣泛應(yīng)用。MMC適用于大功率場合，由于采用模塊化的設(shè)計理念，單個子模塊抵御換流器級別故障的能力不足，因此，在設(shè)計換流器時就要加強(qiáng)換流器對所要面對的故障的應(yīng)對能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步抑制故障電流幅值的同時盡可能節(jié)省電力的元器件，針對典型的MMC子模塊故障清除能力不足的情況，本發(fā)明的目的在于提供一種具備雙向故障電流切除能力的MMC雙子模塊——反向阻斷雙子模塊(Reverse BlockedDouble Sub-module，RBDSM)，不僅可提高M(jìn)MC在子模塊應(yīng)對直流側(cè)故障的能力，還對減少器件成本有一定的優(yōu)勢。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種具備雙向故障電流切除能力的MMC雙子模塊，包括兩個結(jié)構(gòu)相同的半橋子模塊HBSM₁和HBSM₂、一個連接電路和一個反向阻斷電路，其中，所述連接電路連接于HBSM₁和HBSM₂之間；所述反向阻斷電路與HBSM₁和HBSM₂并聯(lián)，其負(fù)極連接雙子模塊的正極，正極連接雙子模塊的負(fù)極，起到抑制吸收反向故障大電流的作用。

所述HBSM₁由全控型功率開關(guān)管T1和T2、二極管D1和D2以及電容C1組成，其中，T1的源極與D1的正極、D2的負(fù)極、T2的漏極以及雙子模塊的正極連接，T1的漏極與D1的負(fù)極以及C1的正極連接，C1的負(fù)極與T2的源極以及D2的正極連接；

所述HBSM₂由全控型功率開關(guān)管T3和T4、二極管D3和D4以及電容C2組成，其中，T3的源極與D3的正極、D4的負(fù)極以及T4的漏極連接，T3的漏極與D3的負(fù)極以及C2的正極連接，C2的負(fù)極與T4的源極、D4的正極以及雙子模塊的負(fù)極連接。

所述連接電路由全控型功率開關(guān)管T5和二極管D5組成，T5的源極與D5的正極以及D2的正極連接，T5的漏極與D5的負(fù)極以及D4的負(fù)極連接，正常工作時，T5的導(dǎo)通方向與T1、T2、T3、T4的導(dǎo)通方向相反，在連接HBSM1和HBSM2的同時，起到阻止故障電流流經(jīng)HBSM1和HBSM2的作用。

所述全控型功率開關(guān)管為絕緣柵雙極型晶體管。

所述反向阻斷電路由一個吸收電容C3和一個二極管D6組成，D6的負(fù)極連接MMC雙子模塊的正極，正極連接C3的一端，C3的另一端連接MMC雙子模塊的負(fù)極。

正常工作時，HBSM₁和HBSM₂分別采用控制和調(diào)制策略，所述調(diào)制策略使用傳統(tǒng)HBSM模塊的MMC電路調(diào)制策略。