直流側(cè)級聯(lián)h橋的混合模塊組合多電平變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及組合模塊多電平變換器領(lǐng)域，具體涉及直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓直流輸電的不斷發(fā)展，多電平變換器得到了巨大的發(fā)展。其中，模塊組合多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)作為一種新型的多電平拓撲，除了具有傳統(tǒng)多電平變換器的優(yōu)點，模塊組合多電平變換器采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于系統(tǒng)擴容和冗余工作；具有不平衡運行能力、故障穿越和恢復(fù)能力，系統(tǒng)可靠性高；由于具有公共直流母線，模塊組合多電平變換器尤其適用于高壓直流輸電系統(tǒng)應(yīng)用。
[0003]目前，MMC子模塊主要有半橋子模塊和全橋子模塊兩種。由半橋子模塊構(gòu)成的MMC結(jié)構(gòu)簡單，但不具有直流側(cè)短路故障自清除能力；由全橋子模塊構(gòu)成的MMC具有直流側(cè)短路故障自清除能力，但需要雙倍的器件，成本非常高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器由a相電路、鐘目電路、c相電路、正極級聯(lián)H橋、負極級聯(lián)H橋、第一電容、第二電容構(gòu)成；其中，a相電路、鐘目電路、c相電路的結(jié)構(gòu)完全相同，正極級聯(lián)H橋、負極級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)完全相同。其中，第一電容的正極與正極級聯(lián)H橋的一端、直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)的正極連接，正極級聯(lián)H橋的另一端與a相電路的一個直流端、A相電路的一個直流端、c相電路的一個直流端連接，a相電路的另一個直流端與A相電路的另一個直流端、c相電路的另一個直流端、負極級聯(lián)H橋的一端連接，負極級聯(lián)H橋的另一端與第二電容的負極、直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)的負極連接，第二電容的正極與第一電容的負極、地連接相電路的交流端與直流輸電系統(tǒng)a相交流側(cè)連接，鐘目電路的交流端與直流輸電系統(tǒng)鐘目交流側(cè)連接，c相電路的交流端與直流輸電系統(tǒng)c相交流側(cè)連接。
[0006]進一步地，所述a相電路由上橋臂、下橋臂構(gòu)成，上橋臂的一端作為a相電路的一個直流端，上橋臂的另一端與下橋臂的一端連接，共同作為a相電路的交流端，下橋臂的另一端作為a相電路的另一個直流端；所述上橋臂與下橋臂的結(jié)構(gòu)完全相同。
[0007]進一步地，所述上橋臂由N個半橋子模塊和電感構(gòu)成；N個半橋子模塊依次串聯(lián)，形成半橋子模塊串，半橋子模塊串的一端與電感的一端連接，半橋子模塊串的另一端作為上橋臂的一端，電感的另一端作為上橋臂的另一端。
[0008]進一步地，所述正極級聯(lián)H橋由M個全橋子模塊構(gòu)成，M個全橋子模塊依次串聯(lián)。
[0009]進一步地，所述半橋子模塊由第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三電容構(gòu)成；第一開關(guān)管的集電極和第三電容的正極連接，第三電容的負極與第二開關(guān)管的發(fā)射極連接，第一開關(guān)管的發(fā)射極與第二開關(guān)管的集電極連接；第二開關(guān)管的集電極、發(fā)射極作為半橋子模塊的兩端。
[0010]進一步地，所述全橋子模塊由第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管和第四電容構(gòu)成；第三開關(guān)管的集電極與第四電容的正極、第四開關(guān)管的集電極連接，第三開關(guān)管的發(fā)射極與第五開關(guān)管的集電極連接，第四開關(guān)管的發(fā)射極與第六開關(guān)管的集電極連接，第五開關(guān)管的發(fā)射極與第四電容的負極、第六開關(guān)管的發(fā)射極連接；第五開關(guān)管的集電極、第六開關(guān)管的集電極作為全橋子模塊的兩端。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢為:具有直流側(cè)短路故障自清除能力。與現(xiàn)有的僅由半橋子模塊構(gòu)成的MMC相比較，本發(fā)明具有直流側(cè)短路故障自清除能力；與現(xiàn)有的僅由全橋子模塊構(gòu)成的MMC相比較，本發(fā)明使用開關(guān)管數(shù)目大大減少，降低了成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2是圖1所示的直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器的半橋子模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3是圖1所示的直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器的全橋子模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖4是直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器直流側(cè)發(fā)生短路故障時的等效電路。
【具體實施方式】
[0013]為進一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容和特點，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行具體說明，但本發(fā)明的實施不限于此。
[0014]參考圖1，本發(fā)明的直流側(cè)級聯(lián)H橋的混合模塊組合多電平變換器由a相電路11、鐘目電路12、c相電路13、正極級聯(lián)H橋21、負極級聯(lián)H橋22、第一電容6；、第二電容C2構(gòu)成；其中，a相電路11、鐘目電路12、c相電路13的結(jié)構(gòu)完全相同，正極級聯(lián)H橋21、負極級聯(lián)H橋22結(jié)構(gòu)完全相同，如圖1所示。其中，第一電容C1的正極與正極級聯(lián)H橋21的一端、直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)的正極19連接，正極級聯(lián)H橋21的另一端與a相電路11的一個直流端、鐘目電路12的一個直流端、c相電路13的一個直流端連接，a相電路11的另一個直流端與A相電路12的另一個直流端、c相電路13的另一個直流端、負極級聯(lián)H橋22的一端連接，負極級聯(lián)H橋22的另一端與第二電容C2的負極、直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)的負極20連接，第二電容C2的正極與第一電容C1的負極、地λ連接；a相電路11的交流端a與直流輸電系統(tǒng)a相交流側(cè)連接，A相電路12的交流端A與直流輸電系統(tǒng)鐘目交流側(cè)連接，c相電路13的交流端c與直流輸電系統(tǒng)c相交流側(cè)連接。
[0015]所述a相電路11由上橋臂14、下橋臂15構(gòu)成，上橋臂14的一端作為a相電路11的一個直流端，上橋臂14的另一端與下橋臂15的一端連接，共同作為a相電路11的交流端a，下橋臂15的另一端作為a相電路11的另一個直流端；所述上橋臂14與下橋臂15的結(jié)構(gòu)完全相同。所述上橋臂14由N (本實例N彡2)個半橋子模塊HSM^ HSM2,……、HSMn和電感Z構(gòu)成；N個半橋子模塊HSMp HSM2,……、肥1^依次串聯(lián)，形成半橋子模塊串，半橋子模塊串的一端與電感Z的一端連接，半橋子模塊串的另一端作為上橋臂11的一端，電感Z的另一端作為上橋臂11的另一端。
[0016]所述正極級聯(lián)H橋21由M個全橋子模塊FSM1、FSM2,……、FSMm構(gòu)成，M (本實例M彡2 )個類全橋子模塊FSM1、FSM2、……、