基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位mmc自均壓拓?fù)涞闹谱鞣椒?br>【專利摘要】本實用新型提供基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?。單箝位MMC自均壓拓?fù)?，由單箝位MMC模型和自均壓輔助回路聯(lián)合構(gòu)建。單箝位MMC模型與自均壓輔助回路通過輔助回路中的6N個IGBT模塊發(fā)生電氣聯(lián)系，IGBT模塊觸發(fā)，兩者構(gòu)成基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，IGBT模塊閉鎖，拓?fù)涞刃閱误槲籑MC拓?fù)?。該單箝位MMC自均壓拓?fù)?，可以箝位直流?cè)故障，同時不依賴于專門的均壓控制，能夠在完成直交流能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，自發(fā)地實現(xiàn)子模塊電容電壓的均衡，同時能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值，實現(xiàn)單箝位MMC的基頻調(diào)制。
【專利說明】
基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種基于不等式約束的輔助電容分布式 單箝位MMC自均壓拓?fù)洹?br>【背景技術(shù)】
[0002] 模塊化多電平換流器MMC是未來直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向，MMC采用子模塊級聯(lián)的 方式構(gòu)造換流閥，避免了大量器件的直接串聯(lián)，降低了對器件一致性的要求，同時便于擴容 及冗余配置。隨著電平數(shù)的升高，輸出波形接近正弦，能有效避開低電平VSC-HVDC的缺陷。
[0003] 單箝位MMC由單箝位子模塊組合而成，每個單箝位子模塊由3個IGBT模塊，1個子模 塊電容，1個二極管及1個機械開關(guān)構(gòu)成，成本低，運行損耗小。
[0004] 與兩電平、三電平VSC不同，麗C的直流側(cè)電壓并非由一個大電容支撐，而是由一系 列相互獨立的懸浮子模塊電容串聯(lián)支撐。為了保證交流側(cè)電壓輸出的波形質(zhì)量和保證模塊 中各功率半導(dǎo)體器件承受相同的應(yīng)力，也為了更好的支撐直流電壓，減小相間環(huán)流，必須保 證子模塊電容電壓在橋臂功率的周期性流動中處在動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0005] 基于電容電壓排序的排序均壓算法是目前解決MMC中子模塊電容電壓均衡問題的 主流思路。首先，排序功能的實現(xiàn)必須依賴電容電壓的毫秒級采樣，需要大量的傳感器以及 光纖通道加以配合;其次，當(dāng)子模塊數(shù)目增加時，電容電壓排序的運算量迅速增大，為控制 器的硬件設(shè)計帶來巨大挑戰(zhàn);此外，排序均壓算法的實現(xiàn)對子模塊的開斷頻率有很高的要 求，開斷頻率與均壓效果緊密相關(guān)，在實踐過程中，可能因為均壓效果的限制，不得不提高 子模塊的觸發(fā)頻率，進而帶來換流器損耗的增加。
[0006] 文獻"A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors"，提出了一 種依靠鉗位二極管和變壓器來實現(xiàn)MMC子模塊電容電壓均衡的思路。但該方案在設(shè)計上一 定程度破壞了子模塊的模塊化特性，子模塊電容能量交換通道也局限在相內(nèi)，沒能充分利 用MMC的既有結(jié)構(gòu)，三個變壓器的引入在使控制策略復(fù)雜化的同時也會帶來較大的改造成 本。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 針對上述問題，本實用新型的目的在于提出一種經(jīng)濟的，模塊化的，不依賴均壓算 法，同時能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值且具有直流故障箝位能力的單箝位MMC自 均壓拓?fù)洹?br>[0008] 本實用新型具體的構(gòu)成方式如下。
[0009] 基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，包括由A、B、C三相構(gòu)成 的單箝位MMC模型，A、B、C三相分別由2Λ個單箝位子模塊，2個橋臂電抗器串聯(lián)而成;包括由 6#個IGBT模塊，6嚴(yán)11個箝位二極管，8個輔助電容及4個輔助IGBT模塊構(gòu)成的自均壓輔助回 路。
[0010] 上述基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，A相上下橋臂，單 箝位子模塊中，二極管連接子模塊電容正極，IGBT模塊連接子模塊電容負(fù)極。A相上橋臂的 第1個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相上橋臂的第2個子模塊IGBT模 塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與直流母線正極相連;A相上橋臂的第i個子模塊， 其中i的取值為2~A l 1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相上橋臂的第i+1個子 模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相上橋臂的第i-Ι個子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相上橋臂的第Λ個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向 下經(jīng)兩個橋臂電抗器/λ與A相下橋臂的第1個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊 中點向上與A相上橋臂的第A lI個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相下橋臂的第i個 子模塊，其中i的取值為2~#_1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相下橋臂的第i + 1個子模塊IGBT模塊中點相連，其IGBT模塊中點向上與A相下橋臂的第i-Ι個子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相下橋臂的第Λ個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向 下與直流母線負(fù)極相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相下橋臂的第個子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連。B相上下橋臂，單箝位子模塊中，IGBT模塊連接子模塊電容正極，二 極管連接子模塊電容負(fù)極。B相上橋臂的第1個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點 向上與直流母線正極相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相上橋臂的第2個子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~#-1，其子模塊二極 管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相上橋臂的第i-Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT 模塊中點向下與B相上橋臂的第i+Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的 第#個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相上橋臂的第AK個子模塊IGBT 模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下經(jīng)兩個橋臂電抗器Zo與B相下橋臂的第1個子模 塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相下橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~A l 1，其子 模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相下橋臂的第i-Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其子 模塊IGBT模塊中點向下與B相下橋臂的第i+Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相 下橋臂的第Λ個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相下橋臂第AK個子模 塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與直流母線負(fù)極相連。C相上下橋臂子模 塊的連接方式可以與A相一致，也可以與B相一致。
[0011] 上述基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)洌渥跃鶋狠o助回 路中，第一個輔助電容與第二個輔助電容通過箝位二極管并聯(lián)，第二個輔助電容正極連接 輔助IGBT模塊，第一個輔助電容負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極;第三個輔助電容 與第四個輔助電容通過箝位二極管并聯(lián)，第三個輔助電容負(fù)極連接輔助IGBT模塊，第四個 輔助電容正極連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極;第五個輔助電容與第六個輔助電容通過 箝位二極管并聯(lián)，第五個輔助電容正極連接輔助IGBT模塊，第六個輔助電容負(fù)極連接箝位 二極管并入直流母線正極;第七個輔助電容與第八個輔助電容通過箝位二極管并聯(lián)，第八 個輔助電容負(fù)極連接輔助IGBT模塊，第七個輔助電容正極連接箝位二極管并入直流母線負(fù) 極。箝位二極管，通過IGBT模塊連接A相上橋臂中第1個子模塊電容與第一個輔助電容正極； 通過IGBT模塊連接A相上橋臂中第i個子模塊電容與第i+Ι個子模塊電容正極，其中i的取值 為1~;通過IGBT模塊連接A相上橋臂中第#個子模塊電容與A相下橋臂第1個子模塊電容 正極;通過IGBT模塊連接A相下橋臂中第i個子模塊電容與A相下橋臂第i+Ι個子模塊電容正 極，其中i的取值為1~化1;通過IGBT模塊連接A相下橋臂中第Λ個子模塊電容與第三個輔助 電容正極。箝位二極管，通過IGBT模塊連接B相上橋臂中第1個子模塊電容與第二個輔助電 容負(fù)極;通過IGBT模塊連接B相上橋臂中第i個子模塊電容與第i+Ι個子模塊電容負(fù)極，其中 i的取值為1~化1;通過IGBT模塊連接B相上橋臂中第#個子模塊電容與B相下橋臂第1個子 模塊電容負(fù)極;通過IGBT模塊連接B相下橋臂中第i個子模塊電容與B相下橋臂第i+1個子模 塊電容負(fù)極，其中i的取值為1~化1;通過IGBT模塊連接B相下橋臂中第Λ個子模塊電容與第 四個輔助電容負(fù)極。C相子模塊的連接關(guān)系與A相一致時，C相上下橋臂中子模塊間箝位二極 管的連接方式與A相一致，同時第六個輔助電容正極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極管連接C相 上橋臂第一個子模塊電容正極，第五個輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極管連接B相 上橋臂第一個子模塊電容負(fù)極，第八個輔助電容正極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極管連接C相 下橋臂第#個子模塊電容正極，第七個輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極管連接B相 下橋臂第Λ個子模塊電容負(fù)極;C相子模塊的連接關(guān)系與B相一致時，C相上下橋臂中子模塊 間箝位二極管的連接方式與B相一致，同時第五個輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極 管連接C相上橋臂第一個子模塊電容負(fù)極，第六個輔助電容正極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極 管連接A相上橋臂第一個子模塊電容正極，第七個輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極 管連接C相下橋臂第#個子模塊電容負(fù)極，第八個輔助電容正極經(jīng)輔助IGBT模塊、箝位二極 管連接A相下橋臂第#個子模塊電容正極。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0013] 圖1是單箝位子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)洹?br>【具體實施方式】
[0015] 為進一步闡述本實用新型的性能與工作原理，以下結(jié)合附圖對對實用新型的構(gòu)成 方式與工作原理進行具體說明。但基于該原理的單箝位MMC自均壓拓?fù)洳幌抻趫D2。
[0016] 參考圖2,基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，包括由A、B、C 三相構(gòu)成的單箝位MMC模型，A、B、C三相分別由2Λ個單箝位子模塊，2個橋臂電抗器串聯(lián)而 成;包括由6#個IGBT模塊，6娘11個箝位二極管，8個輔助電容G、C 2、C3、α、β、ft、G、C8，4個輔 助IGBT模塊Tl、Γ 2、7?、Ti構(gòu)成的自均壓輔助回路。
[0017] 單箝位MMC模型中，A相上下橋臂，單箝位子模塊中，二極管連接子模塊電容正極， IGBT模塊連接子模塊電容負(fù)極。A相上橋臂的第1個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián) 結(jié)點向下與A相上橋臂的第2個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與直 流母線正極相連;A相上橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~#-1，其子模塊二極管與 IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相上橋臂的第i+Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊 中點向上與A相上橋臂的第i-Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相上橋臂的第#個 子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下經(jīng)兩個橋臂電抗器Zo與A相下橋臂的第1個 子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相上橋臂的第個子模塊二極 管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相下橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~#-1，其子模塊二 極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相下橋臂的第i+1個子模塊IGBT模塊中點相連，其IGBT模塊 中點向上與A相下橋臂的第i-Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相下橋臂的第#個 子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與直流母線負(fù)極相連，其子模塊IGBT模塊 中點向上與A相下橋臂的第A lI個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連。B相上下橋臂，單箝 位子模塊中，IGBT模塊連接子模塊電容正極，二極管連接子模塊電容負(fù)極。B相上橋臂的第1 個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與直流母線正極相連，其子模塊IGBT模 塊中點向下與B相上橋臂的第2個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的第i個 子模塊，其中i的取值為2~#_1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相上橋臂的第 i-Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相上橋臂的第i+Ι個子模 塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的第#個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊 聯(lián)結(jié)點向上與B相上橋臂的第個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下 經(jīng)兩個橋臂電抗器Zo與B相下橋臂的第1個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相下橋 臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~化1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相下 橋臂的第i_ 1個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相下橋臂的第i+ 1個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相下橋臂的第#個子模塊，其子模塊二極管與 IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相下橋臂第個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中 點向下與直流母線負(fù)極相連。C相上下橋臂子模塊的連接方式與A相一致。
[0018] 自均壓輔助回路中，輔助電容G與輔助電容C2通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容C2正 極連接輔助IGBT模塊Tl，輔助電容G負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極;輔助電容C 3與 輔助電容C4通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容C3負(fù)極連接輔助IGBT模塊Γ 2，輔助電容C4正極連 接箝位二極管并入直流母線負(fù)極;輔助電容C5與輔助電容β通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容 β正極連接輔助IGBT模塊7?，輔助電容β負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極;輔助電容 G與輔助電容C8通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容C8負(fù)極連接輔助IGBT模塊Ti，輔助電容G正 極連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極。箝位二極管，通過IGBT模塊r auJ連接A相上橋臂中第 1個子模塊電容與輔助電容G正極;通過IGBT模塊"^"，連接六相上橋臂中第上個子 模塊電容與第i+1個子模塊電容正極，其中i的取值為1~，1;通過IGBT模塊7； Uj、 7；1」連接A相上橋臂中第#個子模塊電容Cau_ 〃與A相下橋臂第1個子模塊電容Ca^1正極;通過 IGBT模塊Tai_i、7；i_i+i連接A相下橋臂中第i個子模塊電容Gi_i與A相下橋臂第i+Ι個子模塊電 容Gij 1正極，其中i的取值為1~;通過IGBT模塊7；ij連接A相下橋臂中第外子模塊電 容Gi』與輔助電容C3正極。箝位二極管，通過IGBT模塊TL uj連接B相上橋臂中第1個子模塊電 容Cbuj與輔助電容C2、輔助電容β負(fù)極;通過IGBT模塊Tt uj、Ttuj1連接B相上橋臂中第i個子 模塊電容與第i+1個子模塊電容負(fù)極，其中i的取值為1~，1;通過IGBT模塊TL u 7k_i連接B相上橋臂中第Λ個子模塊電容Cbu_^B相下橋臂第1個子模塊電容Cbi_i負(fù)極;通過 IGBT模塊7Li_i、7k_i+i連接B相下橋臂中第i個子模塊電容0)1」與13相下橋臂第i+Ι個子模塊電 容Cbij 1負(fù)極，其中i的取值為1~，1;通過IGBT模塊Tti』連接B相下橋臂中第外子模塊電 容與輔助電容C4、輔助電容G負(fù)極。輔助電容β正極經(jīng)輔助IGBT模塊7?」、箝位二極管連 接C相上橋臂第一個子模塊電容G uj正極;輔助電容C8正極經(jīng)輔助IGBT模塊Tk^、箝位二極 管連接C相下橋臂第#個子模塊電容正極。
[0019] 正常情況下，自均壓輔助回路中6#個IGBT模塊7；u_i、7；i_i、7tu_i、7k_i、7?_i、7k_i常 閉，其中i的取值為1~見A相上橋臂第一個子模塊電容Guj旁路時，此時輔助IGBT模塊Tl斷 開，子模塊電容Giu_l與輔助電容G通過箝位二極管并聯(lián);A相上橋臂第i個子模塊電容旁 路時，其中i的取值為2~見子模塊電容Gu」與子模塊電容過箝位二極管并聯(lián);A相 下橋臂第一個子模塊電容Gil_l旁路時，子模塊電容Gil_l通過箝位二極管、兩個橋臂電抗器 與子模塊電容β〇ι_Λ并聯(lián);A相下橋臂第i個子模塊電容Gi_i旁路時，其中i的取值為2~見子模 塊電容Gu·與子模塊電容Gu-i通過箝位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊Γ 2閉合時，輔助電容C3 通過箝位二極管與子模塊電容并聯(lián)。
[0020] 正常情況下，自均壓輔助回路中6#個IGBT模塊rau_i、rai_i、r bu_i、7k_i、rcu_i、rci_i常 閉，其中i的取值為I~見輔助IGBT模塊Tl閉合時，輔助電容C 2與子模塊電容Guj通過箝位二 極管并聯(lián);B相上橋臂第i個子模塊電容旁路時，其中i的取值為1~，子模塊電容 與子模塊電容Cbu_i+1通過箝位二極管并聯(lián);B相上橋臂第A f個子模塊電容Cbu_A^路時，子模塊 電容CbujiE過箝位二極管、兩個橋臂電抗器Zo與子模塊電容Q)i_i并聯(lián);B相下橋臂第i個子模 塊電容Q)i_i旁路時，其中i的取值為1~Λ^1，子模塊電容Q)i_i與子模塊電容Q)i_i+i通過箝位二 極管并聯(lián);B相下橋臂Λ個子模塊電容Cbi_A^路時，子模塊電容Cbi+Λ與輔助電容Gt通過箝位二 極管并聯(lián)。其中輔助IGBT模塊Tl的觸發(fā)信號與A相上橋臂第一個子模塊觸發(fā)信號一致;輔助 IGBT模塊7?的觸發(fā)信號與B相下橋臂第#個子模塊的觸發(fā)信號一致。
[0021] 在直交流能量轉(zhuǎn)換的過程中，各個子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊71、Γ2交替 閉合、關(guān)斷，Α、Β相上下橋臂子模塊電容電壓在箝位二極管的作用下，滿足下列約束：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 由此可知，在單箝位MMC在完成直交流能量轉(zhuǎn)換的動態(tài)過程中，滿足下面的約束條 件：
[0030]
[0031] 由上述具體說明可知，該單箝位MMC拓?fù)渚邆渥幽K電容電壓自均衡能力。
[0032] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實 施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，其特征在?包括由A、B、 C三相構(gòu)成的單箝位MMC模型，A、B、C三相分別由2#個單箝位子模塊，2個橋臂電抗器串聯(lián)而 成;包括由6#個IGBT模塊，6娘11個箝位二極管，8個輔助電容G、β、β、α、β、ft、G、C 8，4個輔 助IGBT模塊71、Γ2、7?、構(gòu)成的自均壓輔助回路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，?特征在于:A相上下橋臂，單箝位子模塊中，二極管連接子模塊電容正極，IGBT模塊連接子模 塊電容負(fù)極;A相上橋臂的第1個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與A相上橋 臂的第2個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與直流母線正極相連;A 相上橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~#_1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下 與A相上橋臂的第i+Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相上橋 臂的第i-Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相上橋臂的第#個子模塊，其子模塊二 極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下經(jīng)兩個橋臂電抗器與A相下橋臂的第1個子模塊IGBT模塊中 點相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相上橋臂的第個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié) 點相連;A相下橋臂的第i個子模塊，其中i的取值為2~Λ^1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián) 結(jié)點向下與A相下橋臂的第i+Ι個子模塊IGBT模塊中點相連，其IGBT模塊中點向上與A相下 橋臂的第i-Ι個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;A相下橋臂的第#個子模塊，其子模塊 二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向下與直流母線負(fù)極相連，其子模塊IGBT模塊中點向上與A相下 橋臂的第化1個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上下橋臂，單箝位子模塊中，IGBT 模塊連接子模塊電容正極，二極管連接子模塊電容負(fù)極;B相上橋臂的第1個子模塊，其子模 塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與直流母線正極相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相 上橋臂的第2個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的第i個子模塊，其中i的 取值為2~，1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相上橋臂的第i-Ι個子模塊IGBT 模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相上橋臂的第i+Ι個子模塊二極管與IGBT模 塊聯(lián)結(jié)點相連;B相上橋臂的第#個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相上 橋臂的第#-1個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下經(jīng)兩個橋臂電抗器 Zo與B相下橋臂的第1個子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相下橋臂的第i個子模塊， 其中i的取值為2~#_1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向上與B相下橋臂的第i-Ι個子 模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與B相下橋臂的第i+Ι個子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點相連;B相下橋臂的第Λ個子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點向 上與B相下橋臂第化1個子模塊IGBT模塊中點相連，其子模塊IGBT模塊中點向下與直流母線 負(fù)極相連;C相上下橋臂子模塊的連接方式可以與A相一致，也可以與B相一致;在A、B、C相上 下橋臂第i'個子模塊上下輸出線之間分別并聯(lián)有機械開關(guān)、ll_i、、& U_i、&l_i， 其中i的取值為1~和上述連接關(guān)系構(gòu)成的A、B、C三相地位一致。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，?特征在于：自均壓輔助回路中，輔助電容G與輔助電容β通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容β 正極連接輔助IGBT模塊71，輔助電容G負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極;輔助電容β 與輔助電容C4通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容β負(fù)極連接輔助IGBT模塊Γ2，輔助電容C4正極 連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極;輔助電容β與輔助電容β通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電 容β正極連接輔助IGBT模塊7?，輔助電容β負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極;輔助電 容C7與輔助電容C8通過箝位二極管并聯(lián)，輔助電容C8負(fù)極連接輔助IGBT模塊7i，輔助電容C7 正極連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極;箝位二極管，通過IGBT模塊rauJ連接A相上橋臂中 第1個子模塊電容與輔助電容G正極;通過IGBT模塊r au_,、rau_i+1連接A相上橋臂中第i個 子模塊電容C au」與第i+1個子模塊電容Cau」+1正極，其中i的取值為1~，1;通過IGBT模塊 Τ；ιι_Λ?、7；1_1連接A相上橋臂中第#個子模塊電容相下橋臂第1個子模塊電容Gl_l正極； 通過IGBT模塊Tai_i、r ai_i+i連接A相下橋臂中第i個子模塊電容與A相下橋臂第i+Ι個子模 塊電容Cai_ i+1正極，其中i的取值為1~，1;通過IGBT模塊7；ι』連接A相下橋臂中第外子模 塊電容Gi j與輔助電容β正極;箝位二極管，通過IGBT模塊7LuJ連接B相上橋臂中第1個子模 塊電容CbuJ與輔助電容β負(fù)極;通過IGBT模塊7t u」、7tu連接B相上橋臂中第i個子模塊電 容'，與第i+Ι個子模塊電容'_,+1負(fù)極，其中i的取值為1~;通過IGBT模塊7t uj、Tkj連 接B相上橋臂中第Λ個子模塊電容Cbu j與B相下橋臂第1個子模塊電容Cbij負(fù)極;通過IGBT模 塊7Li_i、7Li_i+i連接B相下橋臂中第i個子模塊電容Cbi_i與B相下橋臂第i+Ι個子模塊電容 Cbi_i+1負(fù)極，其中i的取值為1~;通過IGBT模塊Tti+Λ連接B相下橋臂中第Λ個子模塊電容 Cb 1_Λ與輔助電容C4負(fù)極;C相子模塊的連接關(guān)系與Α相一致時，C相上下橋臂中子模塊間箝位 二極管的連接方式與A相一致，同時輔助電容β正極經(jīng)IGBT模塊7?」、箝位二極管連接C相上 橋臂第一個子模塊電容C cuJ正極，輔助電容β負(fù)極經(jīng)IGBT模塊Tku、箝位二極管連接B相上 橋臂第一個子模塊電容Cbu_i負(fù)極，輔助電容C8正極經(jīng)IGBT模塊fci+Ai、箝位二極管連接C相下 橋臂第#個子模塊電容正極，輔助電容G負(fù)極經(jīng)IGBT模塊Tkj、箝位二極管連接B相下橋 臂第Λ個子模塊電容Cbij負(fù)極;C相子模塊的連接關(guān)系與B相一致時，C相上下橋臂中子模塊 間箝位二極管的連接方式與B相一致，同時輔助電容G負(fù)極經(jīng)IGBT模塊7?」、箝位二極管連 接C相上橋臂第一個子模塊電容負(fù)極，輔助電容α正極經(jīng)IGBT模塊7； uJ、箝位二極管連 接A相上橋臂第一個子模塊電容正極，輔助電容G負(fù)極經(jīng)IGBT模塊Tkj、箝位二極管連 接C相下橋臂第#個子模塊電容Gaj負(fù)極，輔助電容C 8正極經(jīng)IGBT模塊ralj、箝位二極管連接 A相下橋臂第Λ個子模塊電容Gi_mH極；上述A、B、C三相中6Λ個IGBT模塊7；u、、 7k_i、7?_i、7；i_i，其中i的取值為1~見6娘11個箝位二極管，8個輔助電容G、β、β、m G、C 8及4個輔助IGBT模塊71、Γ2、Γ3、，共同構(gòu)成自均壓輔助回路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于不等式約束的輔助電容分布式單箝位MMC自均壓拓?fù)?，?特征在于:正常情況時，自均壓輔助回路中6Λ個IGBT模塊fau_i、7；i_i、7Lu_i、7k_i、7?_i、7；i_i常 閉，故障情況時，6#個IGBT模塊f au_i、7；i_i、7Lu_i、7k_i、fcu_i、7；i_i斷開，其中i的取值為1~#; 正常情況下，A相上橋臂第一個子模塊電容G uJ旁路時，此時輔助IGBT模塊71斷開，子模塊電 容與輔助電容G通過箝位二極管并聯(lián);A相上橋臂第i個子模塊電容C au_，旁路時，其中i 的取值為2~見子模塊電容Cau_i與子模塊電容Gu_i-i通過箝位二極管并聯(lián);A相下橋臂第一 個子模塊電容Gil_l旁路時，子模塊電容Gil_l通過箝位二極管、兩個橋臂電抗器與子模塊電 容Gmj并聯(lián);A相下橋臂第i個子模塊電容Gi_i旁路時，其中i的取值為2~見子模塊電容Gi_i 與子模塊電容&1_^通過箝位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊Γ2閉合時，輔助電容β通過箝位二 極管與子模塊電容βα_Λ并聯(lián);輔助IGBT模塊7\閉合時，輔助電容β與子模塊電容Cbu_i通過箝 位二極管并聯(lián);B相上橋臂第i個子模塊電容Cb u_i旁路時，其中i的取值為1~jV-Ι，子模塊電 容Cbu」與子模塊電容'」+1通過箝位二極管并聯(lián);B相上橋臂第外子模塊電容'路時， 子模塊電容過箝位二極管、兩個橋臂電抗器Ιο與子模塊電容Q)i_i并聯(lián);B相下橋臂第i 個子模塊電容Cbi_i旁路時，其中i的取值為1~Λ^1，子模塊電容Q)i_i與子模塊電容Cbi_i+i通過 箝位二極管并聯(lián);B相下橋臂#個子模塊電容0)1_#路時，子模塊電容Cbl+Λ與輔助電容Gt通過 箝位二極管并聯(lián);其中輔助IGBT模塊7\的觸發(fā)信號與A相上橋臂第一個子模塊的觸發(fā)信號 一致;輔助IGBT模塊Γ 2的觸發(fā)信號與B相下橋臂第Λ個子模塊的觸發(fā)信號一致;在直交流能 量轉(zhuǎn)換的過程中，各個子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊Τ\、Γ 2交替閉合、關(guān)斷，Α相上下 橋臂子模塊電容電壓在箝位二極管的作用下，滿足下列約束，&^_1多tt：au_2…多i/Cau_A^ &kl_l彡…彡i/Cal_A^ ?/cB; B相上下橋臂子模塊電容電壓在箝位二極管的作用下，滿足下 列約束，i/cbu_l< i/cbu_2…< i/cbu_A^i i/cbl_l< ?/〇)1_2…< ?/〇)1_Λ^Ξ "C4 ;依靠著輔助電容 Cl、β電 壓之間，輔助電容β、Gt電壓之間的兩個不等式約束，?/α < ife，&Β多tt：4，A、Β相上下橋臂的47V 個子模塊電容，Gy工U、Cby、，其中i取值為1~見以及輔助電容G、β、β、C4，的電壓 處在自平衡狀態(tài)，拓?fù)涞腁、B相間具備子模塊電容電壓自均衡能力；若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形 式與A相一致，則通過輔助電容β、ft、G、C 8的作用，C、B相間電容電壓的約束條件與A、B之間 電容電壓約束條件類似;若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與B相一致，則通過輔助電容β、α、G、C 8 的作用，A、C相間電容電壓的約束條件與A、B之間電容電壓約束條件類似。
【文檔編號】H02M7/49GK205657606SQ201620068897
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年1月25日 公開號201620068897.6, CN 201620068897, CN 205657606 U, CN 205657606U, CN-U-205657606, CN201620068897, CN201620068897.6, CN205657606 U, CN205657606U
【發(fā)明人】趙成勇, 許建中, 劉航
【申請人】華北電力大學(xué)