一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器制造技术

本发明专利技术涉及一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，属于电力变换领域，所述的模块化多电平换流器由三个相单元构成，每个相单元由子模块组(SMs)和桥臂电抗(L)构成，其中子模块组由多个子模块串联构成，子模块组的一端接桥臂电抗，另一端接MMC的直流侧正极或负极，上下桥臂电流中的共模分量在铁心中产生的磁通相互叠加，差模分量在铁心中的磁通相互抵消，因此，在直流侧看来，上下桥臂电抗是相互叠加的，从交流侧看来，桥臂电抗是相互抵消的。从而使MMC的交流侧接无源负载时，减小MMC的内电抗，使MMC提供的无功功率减小。

【技术实现步骤摘要】
一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器
本专利技术涉及一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，属于电力变换

技术介绍
自从模块化多电平换流器的拓扑结构被提出以来，获得了人们的广泛关注，其采用模块化设计，工程技术难度低，电压等级很容易扩展，采用多电平技术，其交流侧电压畸变小，从而可以省去交流滤波器，因此，模块化多电平换流器在柔性直流输电中获得了广泛的应用。当模块化多电平换流器接入电网时，其桥臂电抗器有三个作用：1.对于直流侧来说，上下桥臂的电抗器串联连接，当直流侧发生故障时，用以限制故障电流的上升率；2.对于交流侧来说，上下桥臂的电抗器并联连接，接入模块化多电平换流器与电网之间，作为连接电抗器；3.限制相单元之间的环流电流。但是当模块化多电平换流器为无源系统供电时，其交流侧等效电抗相当于电源的内电抗，在运行过程中，会消耗较大的无功功率，因此，如果能够减小交流侧的等效电抗，那么在为相同功率的负载供电时，其模块化多电平换流器的容量就会有所降低。但是同时要保证直流侧的等效电抗基本维持不变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，在已有技术的基础上，使上桥臂电抗器与下桥臂，对于交流侧来说，互感会使上桥臂电感与下桥臂电感相互抵消，从而使交流侧的等效电感减小；对于直流侧来说，互感会使上桥臂电感与下桥臂电感相互增强，从而使直流侧的等效电感增大。本专利技术提出的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，包括第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂、第六换流臂、第一电感、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感；所述的第一换流臂、第三换流臂和第五换流臂的正极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流正极端；第二换流臂、第四换流臂和第六换流臂的负极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流负极端；第一换流臂的负极端与第一电感L1的上端相连，第三换流臂的负极端与第三电感L3的上端相连，第五换流臂的负极端与第五电感L5的上端相连，第二换流臂的正极端与第二电感L2的下端相连，第四换流臂的正极端与第四电感L4的下端相连，第六换流臂的正极端与第六电感L6的下端相连；第一电感L1的下端与第二电感L2的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧A端，第三电感L3的下端与第四电感L4的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧B端，第五电感L5的下端与第六电感L6的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧C端；第一电感L1与第二电感L2之间有互感，互感大小为M，第一电感L1的上端和第二电感L2的上端为同名端，第三电感L3与第四电感L4之间有互感，互感大小为M，第三电感L3的上端和第四电感L4的上端为同名端，第五电感L5与第六电感L6之间有互感，互感大小为M，第五电感L5的上端和第六电感L6的上端为同名端。上述模块化多电平换流器中，所述的第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂和第六换流臂，分别由多个功率模块相互串联而成，相互串联的多个功率模块形成换流臂的一个正极端和一个负极端。上述第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂和第六换流臂中的功率模块为半桥型功率模块，包括第一直流电容C1、第一半导体开关T1、第二半导体开关T2、第一续流二极管D1和第二续流二极管D2；所述的第一半导体开关T1的集电极、第一续流二极管D1的负极和第一直流电容C1的正极相互连接；所述的第以半导体开关T1的发射极、第一续流二极管D1的正极、第二半导体开关T2的集电极和第二续流二极管D2的负极相互连接，作为半桥型功率模块的正极端；所述的第二半导体开关T2的发射极、第二续流二极管D2的正极和第一直流电容C1的负极相连，作为半桥型功率模块的负极端。上述第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂和第六换流臂中的功率模块也可以为全桥型功率模块，包括第二直流电容C2、第三半导体开关T3、第四半导体开关T4、第五半导体开关T5、第六半导体开关T6、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4、第五续流二极管D5和第六续流二极管D6；所述的第三半导体开关T3的集电极、第三续流二极管D3的负极、第五半导体开关T5的集电极、第五续流二极管D5的负极和第二直流电容C2的正极相互连接；所述的第四半导体开关T4的发射极、第四续流二极管D4的正极、第六半导体开关T6的发射极、第六续流二极管D6的正极和第二直流电容C2的负极相互连接；所述的第三半导体开关T3的发射极、第三续流二极管D3的正极、第四半导体开关T4的集电极和第四续流二极管D4的负极相互连接后作为全桥型功率模块的正极端；所述的第五半导体开关T5的发射极、第五续流二极管D5的正极、第六半导体开关T6的集电极、第六续流二极管D6的负极相连，作为全桥型功率模块的负极端。本专利技术提出的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，其优点是：1、本专利技术的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，由于交流侧等效电感大幅减小，使模块化多电平换流器在给无源系统供电时，其内电抗大幅减小，从而减小了内电抗的无功消耗，从而在给相同功率的负荷供电时，可以使模块化多电平换流器提供的功率减小，所以，模块化多电平换流器的成本降低了，损耗减小了，体积也有所减少。2、本专利技术的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器与普通的模块化多电平换流器相比，桥臂电抗器由6个，减少到了3个，每个电抗器的体积也有所减小，从而降低了成本、体积和损耗。3、本专利技术的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器与普通的模块化多电平换流器相比，其体积更小，在空间狭小的应用场景中，有较大的优势，比如海上风电场的海上换流站。4、本专利技术的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，对于直流侧以及相单元之间，其等效电抗较大，与普通的模块化多电平换流器并无区别，仍然可以限制直流侧故障电流的上升率，可以限制相单元间的环流电流。附图说明图1是本专利技术的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的电路原理图。图2是1所示的模块化多电平换流器中换流臂的电路原理图。图3是图2所示的换流臂中功率模块的一种电路原理图。图4是图2所示的换流臂中功率模块的另一种电路原理图。具体实施方式本专利技术提出的桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，其电路原理图如图1所示，包括第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂、第六换流臂、第一电感、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感；所述的第一换流臂、第三换流臂和第五换流臂的正极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流正极端；第二换流臂、第四换流臂和第六换流臂的负极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流负极端；第一换流臂的负极端与第一电感(L1)的上端相连，第三换流臂的负极端与第三电感(L3)的上端相连，第五换流臂的负极端与第五电感(L5)的上端相连，第二换流臂的正极端与第二电感(L2)的下端相连，第四换流臂的正极端与第四电感(L4)的下端相连，第六换流臂的正极端与第六电感(L6)的下端相连；第一电感(L1)的下端与第二电感(L2)的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，其特征在于包括第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂、第六换流臂、第一电感、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感；所述的第一换流臂、第三换流臂和第五换流臂的正极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流正极端；第二换流臂、第四换流臂和第六换流臂的负极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流负极端；第一换流臂的负极端与第一电感L

【技术特征摘要】
1.一种桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器，其特征在于包括第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂、第六换流臂、第一电感、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感；所述的第一换流臂、第三换流臂和第五换流臂的正极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流正极端；第二换流臂、第四换流臂和第六换流臂的负极端连接到一起，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的直流负极端；第一换流臂的负极端与第一电感L1的上端相连，第三换流臂的负极端与第三电感L3的上端相连，第五换流臂的负极端与第五电感L5的上端相连，第二换流臂的正极端与第二电感L2的下端相连，第四换流臂的正极端与第四电感L4的下端相连，第六换流臂的正极端与第六电感L6的下端相连；第一电感L1的下端与第二电感L2的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧A端，第三电感L3的下端与第四电感L4的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧B端，第五电感L5的下端与第六电感L6的上端相连，作为桥臂电抗带互感的模块化多电平换流器的交流侧C端；第一电感L1与第二电感L2之间有互感，互感大小为M，第一电感L1的上端和第二电感L2的上端为同名端，第三电感L3与第四电感L4之间有互感，互感大小为M，第三电感L3的上端和第四电感L4的上端为同名端，第五电感L5与第六电感L6之间有互感，互感大小为M，第五电感L5的上端和第六电感L6的上端为同名端。2.如权利要求1所述的模块化多电平换流器，其特征在于，其中所述的第一换流臂、第二换流臂、第三换流臂、第四换流臂、第五换流臂和第六换流臂，分别由多个功率模块相互串联而成，相互串联的多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭高朋，宋强，刘文华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11