具有直流側故障阻斷能力的mmc子模塊電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及電力系統(tǒng)保護控制領域，尤其設及具有直流側故障阻斷能力的 MMC子模塊電路。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)WS相半橋為主電路的電能質量綜合補償裝置輸出電壓電平數(shù)受到限制并 且對負序電流的補償能力有限，導致其最終的補償結果并不能達到所要求的效果，并且其 開關頻率較高、損耗大。有時為了提高系統(tǒng)的耐壓，需要多個開關器件串聯(lián)分壓，但運會帶 來開關器件動作一致性和均壓等問題。
[0003] 國家知識產權局2015-5-13公布的一項實用新型專利申請（【申請?zhí)枴?201410848005X名稱：具有直流故障限流能力MMC換流器改進結構及隔離方法）公開了一 種具有直流故障限流能力的MMC換流器，包括限流模塊，可控開關，電阻和直流斷路器。在 直流側發(fā)生故障時，通過快速、全面的故障限流，降低了對直流斷路器的動作速度和切除容 量的要求。其缺陷在于所需器件多樣，耐壓值低，直流斷路器反應時間長，動作頻率高，對器 件損耗大。在直流側短路時，由于二極管的續(xù)流作用，造成直流側不能及時完全鎖閉短路電 流，需要與斷路器配合實現(xiàn)直流側電路斷開。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型針對W上問題，提供了一種直流側能夠及時、完全地鎖閉短路電流，且 結構簡單、所需器件少、集成度高的具有直流側故障阻斷能力的MMC子模塊電路。 陽0化]本實用新型的技術方案是：
[0006] 包括兩個半橋子模塊、帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一和二極管，半橋子模塊 包括帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二、帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=和穩(wěn)壓電容， 帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二與帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=串聯(lián)連接，穩(wěn)壓電 容的正極端與所述帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二的集電極連接，負極端與帶反向并聯(lián) 二極管的功率開關管=的發(fā)射極連接，帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二的發(fā)射極與帶反 向并聯(lián)二極管的功率開關管=的集電極之間為子模塊進線端；穩(wěn)壓電容的負極端為子模塊 出線端，其特征在于，所述半橋子模塊其中一個與所述帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一 的發(fā)射極連接，另一個與所述帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一的集電極連接；
[0007] 所述二極管的負極與和帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一的發(fā)射極連接的半橋 子模塊中的帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二的集電極連接，正極與另一個半橋子模塊 中的帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=的發(fā)射極連接。
[0008] 包括進線端和出線端；
[0009] 所述進線端與和帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一的發(fā)射極相連的半橋子模塊 的子模塊進線端相同，出線端與和帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一的集電極相連的半橋 子模塊的子模塊出線端相同。
[0010] 還包括N個用于增容的半橋子模塊。
[0011]N=1時，用于增容的所述半橋子模塊的子模塊進線端與和帶反向并聯(lián)二極管的 功率開關管一的集電極連接的半橋子模塊的子模塊進線端相連；
[0012] 用于增容的所述半橋子模塊中穩(wěn)壓電容的負極端為新的出線端。
[0013]N= 2時，新增用于增容的所述半橋子模塊的進線端與前一個用于增容的半橋子 模塊的出線端相連；
[0014] 新增加的所述增容模塊中穩(wěn)壓電容的負極端為新的出線端。
[0015] 所述穩(wěn)壓電容為電解電容。
[0016] 本實用新型采用功率開關管作為開關器件，集成度高，產品體積小，穩(wěn)定性高；避 免使用直流斷路器，規(guī)避了直流斷路器損耗大的問題；所需器件少，拓撲結構簡單，控制算 法難度降低；所需器件少，成本低，易實現(xiàn)；采用模塊化制作，可W根據實際需要靈活配置， 降低功耗；在電路故障時不需要配置直流斷路器就能夠斷開直流側，響應迅速，斷開直流 偵U，進行故障隔離。
【附圖說明】 陽017] 圖1是本實用新型的電路圖， 陽01引圖2是半橋子模塊的電路圖，
[0019] 圖3是N= 1時本實用新型電路圖，
[0020] 圖4是N= 2時本實用新型電路圖，
[0021] 圖5是本實用新型的仿真波形圖，
[0022] 圖6是電流方向為正時電流的流通路徑示意圖，
[0023] 圖7是電流方向為負時電流的流通路徑示意圖，
[0024] 圖8是帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管的結構示意圖；
[00巧]圖中1是帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一，
[0026] 2是二極管，
[0027] 3是半橋子模塊， 陽0測 4是進線端，
[0029] 5是出線端，
[0030] 301是帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二，
[0031] 302是帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=，
[0032] 303 是穩(wěn)壓電容（Cl，C2,C3,C4)，
[0033] 304是子模塊進線端，
[0034] 305是子模塊出線端。
[0035]3011 是功率開關管燈1，T2,T3,T4,巧，T6,T7,T8,T9)，
[0036] 3012 是二極管一值1，D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9)。
【具體實施方式】
[0037] 本實用新型如圖1所示，包括兩個半橋子模塊3、帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管 一 1和二極管2,半橋子模塊1包括帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二301、帶反向并聯(lián)二 極管的功率開關管=302和穩(wěn)壓電容303,帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二301與帶反向 并聯(lián)二極管的功率開關管=302串聯(lián)連接，穩(wěn)壓電容303的正極端與所述帶反向并聯(lián)二極 管的功率開關管二301的集電極連接，負極端與帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=302的 發(fā)射極連接，帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二301的發(fā)射極與帶反向并聯(lián)二極管的功率 開關管=302的集電極之間為子模塊進線端304 ;穩(wěn)壓電容的負極端為子模塊出線端305， 其特征在于，所述半橋子模塊3其中一個與所述帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一1的發(fā) 射極連接，另一個與所述帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一1的集電極連接；
[0038] 所述二極管2的負極與和帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管一1的發(fā)射極連接的半 橋子模塊3中的帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管二301的集電極連接，正極與另一個半橋 子模塊中的帶反向并聯(lián)二極管的功率開關管=302的發(fā)射極連接。
[0039] 本實用新型有進線端4和出線端5。進線端4與和帶反向并聯(lián)二極管的功率開關 管一 1的發(fā)射極相連的半橋子模塊3的子模塊進線端304相同，出線端4與和帶反向并聯(lián) 二極管的功率開關管一1的集電極相連的半橋子模塊3的子模塊出線端5相同。
[0040] 本實用新型采用模塊化制作多電平換流器通過將子模塊相串聯(lián)，避免了開關器件 直接串聯(lián)帶來的分壓不均衡的問題，而且MMC易于通過相應的均壓策略來實現(xiàn)各個子模塊 之間的直流側電壓均衡，另外MMC輸出電平數(shù)理論上可W增加到指定的數(shù)量，使得器件的 開關頻率大大降低。相較于傳統(tǒng)半橋子模塊具有直流側故障阻斷能力，可避免MMC直流側 發(fā)生短路故障時不能閉鎖故障電流的問題，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0041] 本實用新型能夠根據實際使用情況增加N個用于增容的半橋子模塊3。
[0042] 如圖3所示，當N= 1時，用于增容的半橋子模塊3的子模塊進線端304與和帶反 向并聯(lián)二極管的功率開關管一的集電極連接的半橋子模塊3的子模塊進線端304相連，用 于增容的半橋子模塊3中穩(wěn)壓電容的負極端為新的出線端5。
[00創(chuàng)如圖4所示，N= 2時，在N= 1的基礎上增加了新的用于增容的半橋子模塊3。 新的半橋子模塊3的子模塊進線端304與第一個用于增容的半橋子模塊3的子模塊進線 端304連接，新的半橋子模塊3的子模塊出線端305作為新的出線端3。W此類推，當N取 3,4,5……的時候，每增加一個新的用于增容的半橋子模塊3,新的用于增容的半橋子模塊3 的子模塊進線端304都與前一