[發明專利]一種多功能消弧變流器及其控制方法

在審

• 申請號: 202210571213.4
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114784779A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 侯玉超;郭祺;涂春鳴;王鑫;黃澤鈞;任鵬;肖凡;葛平娟;李慶
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02J3/18;H02M7/48;H02M7/487
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉熙

1.一種多功能消弧變流器，包括三相的級聯H橋整形電路單元，所述級聯H橋整形電路單元中各相結構相同，均包括多個子模塊，其特征在于：該多功能消弧變流器還包括與級聯H橋整形電路單元串聯的方波電路單元，所述方波電路單元為三相四橋臂的二極管鉗位型電路。

2.根據權利要求1所述的多功能消弧變流器，其特征在于：所述方波電路單元包括三相四橋臂的NPC變換器和兩個儲能電容C_T1、C_T2，所述NPC變換器包括a相、b相、c相、n相，每相均包括四個IGCT和兩個鉗位二極管，該四個IGCT以上一個IGCT的陰極與下一個IGCT的陽極電連接的方式依次串聯，第一個鉗位二極管的負極電連接于第一個IGCT的陰極，第一個鉗位二極管的正極連接到的第二個鉗位二極管的負極，第二個鉗位二極管的正極電連接于第三個IGCT的陰極；所述儲能電容C_T1、C_T2安裝在NPC變換器的直流側，儲能電容C_T1的正極與NPC變換器每相第一個IGCT的陽極均電連接，儲能電容C_T1的負極與NPC變換器每相第一個鉗位二極管的正極均電連接，儲能電容C_T2的正極與儲能電容C_T1的負極電連接于O點，儲能電容C_T2的負極與NPC變換器每相第四個IGCT的陰極均電連接；所述NPC變換器a相、b相、c相的交流輸出端口分別從其對應相的第二個IGCT和第三個IGCT之間引出，并與級聯H橋整形電路單元中對應相的子模塊電連接，所述NPC變換器n相的第二個IGCT和第三個IGCT之間接地。

3.根據權利要求2所述的多功能消弧變流器，其特征在于：所述級聯H橋整形電路單元每相子模塊的數量均為n個，所述子模塊包括由T₁₁、T₁₂、T₂₁、T₂₂四個IGBT構成的單相全橋變換器以及安裝在單相全橋變換器直流側的儲能電容C_H；在每個子模塊中，單相全橋變換器T₁₁的發射極與T₁₂的集電極電連接在一起作為輸出端口，T₂₁的發射極和T₂₂的集電極電連接在一起作為輸入端口，儲能電容C_H的正極與T₁₁、T₂₁的集電極電連接，儲能電容C_H的負極與T₁₂、T₂₂的發射極電連接；在級聯H橋整形電路單元中，每相的n個子模塊均以上一個子模塊的輸入端口電連接于下一個子模塊的輸出端口的方式依次串聯，且第一個子模塊的輸出端口串聯濾波電感L后接入并網點，最后一個子模塊的輸入端口電連接于方波電路單元中對應相的交流輸出端口。

4.如權利要求1-3任意一項所述的多功能消弧變流器的控制方法，其特征在于：將所述多功能消弧變流器的調制分為方波電路單元調制和級聯H橋整形電路單元調制，所述多功能消弧變流器輸出電壓為由級聯H橋整形電路單元輸出的整形電壓將方波電路單元輸出的電壓整形而成的正弦波，計算公式如下：

當配電網正常時，所述方波電路單元中NPC變換器的n相封鎖，所述多功能消弧變流器工作于無功補償模式；

當配電網發生單相接地故障時，所述多功能消弧變流器工作于消弧模式，其利用非故障相的一相或兩相注入消弧電流以補償配電網對地電容電流，從而抑制故障點的電流為0。