电力电子变流器制造技术

本发明专利技术提供了一种电力电子变流器，本发明专利技术中的整流侧部分为MMC拓扑结构，逆变侧部分为NPC拓扑结构。采用上述方案，结合了MMC谐波含量低，功率因数高多电平整流的优点，以及NPC变流器在电机拖动领域的优点，解决了相关技术中MMC变流器低频运行时模块电压波动过大，输出电压畸变的问题，大幅降低了MMC变流器低频运行时模块电压波动。

【技术实现步骤摘要】
电力电子变流器
本专利技术涉及电气领域，具体而言，涉及一种电力电子变流器。
技术介绍
在相关技术中，模块化多电平变流器(ModularMultilevelConverter，简称为MMC)是最近获得广泛关注的一种新型电力电子变流器，最早是由德国的A.Lesnicar和R.Marquardt在2002年左右提出的。MMC拓扑具有高度模块化的结构特点，同时以其不需要多抽头输入变压器、输出多电平且具有公共直流母线，能够组成背靠背四象限运行等优点，得到了广大专家学者的热捧，被称作是下一代的多电平变流器，受到了广泛关注和研究。现阶段，模块化多电平变流器主要应用在中高频领域，主要有轻型直流输电，无功补偿,电力电子变压器等。然而，由于模块化多电平变流器的电容电压并没有外接的独立整流电路的支撑，在系统的运行过程中，模块电容会进行频繁的充放电，从而使电容电压出现波动。针对相关技术中MMC变流器低频运行时模块电压波动过大，输出电压畸变的问题，目前还没有有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种电力电子变流器，以至少解决相关技术中MMC变流器低频运行时模块电压波动过大，输出电压畸变的问题。根据本专利技术的一个实施案例，提供了一种电力电子变流器，包括：整流侧部分，所述整流侧部分为模块化多电平变流器MMC拓扑结构；逆变侧部分，所述逆变侧部分为三电平逆变器NPC拓扑结构。可选地，所述整流侧部分由三相六个桥臂组成。可选地，每相包括上下两个桥臂和交流电抗器，其中，每个桥臂上设置有预设数量的串联的功率子模块SM。可选地，每个SM包括一个半桥逆变单元和一个直流储能电容。可选地，所述半桥逆变单元包括两只全控电力电子开关器件，其中，所述全控电力电子开关器件包括反并联二极管。可选地，所述逆变侧部分包括两个分压电容，和三相桥臂。可选地，每相桥臂包括4个串联的开关管。可选地，每个开关管具有反向并联的二极管。可选地，所述四个开关管按照串联顺序依次为：第一开关管的阳极连接至直流母线正极，所述第一开关管的阴极连接至第二开关管的阳极；所述第二开关管的阴极连接至，三相交流输出和第三开关管的阳极；所述第三开关管的阴极连接第四开关管的阳极；所述第四开关管的阴极连接至所述直流母线负极。可选地，在所述第一开关管和第二开关管之间通过反并联二极管连接至中点电位；所述中点电位通过反并联二极管连接到第三开关管和第四开关管之间。通过本专利技术，本专利技术中的整流侧部分为MMC拓扑结构，逆变侧部分为NPC拓扑结构。采用上述方案，结合了MMC谐波含量低，功率因数高多电平整流的优点，以及NPC变流器在电机拖动领域的优点，解决了相关技术中MMC变流器低频运行时模块电压波动过大，输出电压畸变的问题，大幅降低了MMC变流器低频运行时模块电压波动。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例一的电力电子变流器的示意图；图2是根据本专利技术实施例的SM子模块结构示意图；图3是根据本专利技术优选实施例的模块化多电平变流器的控制方法示意图；图4是根据本专利技术具体实施例的MMC-NPC变流器的整流侧仿真波形图；图5是根据本专利技术具体实施例的MMC-NPC变流器逆变侧仿真波形图。具体实施方式实施例一根据本专利技术的一个实施例，提供了一种电力电子变流器，图1是根据本专利技术实施例一的电力电子变流器的示意图，如图1所示，该电力电子变流器包括：整流侧部分，所述整流侧部分为模块化多电平变流器MMC拓扑结构；逆变侧部分，所述逆变侧部分为三电平逆变器NPC拓扑结构。需要补充的是，整流侧部分是图1中的左侧部分，即图中包括SM的部分，逆变侧部分是图1中的右侧部分。可选地，整流侧部分和逆变侧部分以电容C1和C2为界。通过本专利技术，本专利技术中的整流侧部分为MMC拓扑结构，逆变侧部分为NPC拓扑结构。采用上述方案，结合了MMC谐波含量低，功率因数高多电平整流的优点，以及NPC变流器在电机拖动领域的优点，解决了相关技术中MMC变流器低频运行时模块电压波动过大，输出电压畸变的问题，大幅降低了MMC变流器低频运行时模块电压波动。可选地，所述整流侧部分由三相六个桥臂组成。可选地，每相包括上下两个桥臂和交流电抗器，其中，每个桥臂上设置有预设数量的串联的功率子模块SM。可选地，每个SM包括一个半桥逆变单元和一个直流储能电容。图2是根据本专利技术实施例的SM子模块结构示意图，如图2所示，以图1中的SM1为例，本专利技术实施例的电力电子变流器的每个SM均包括半桥逆变单元和直流储能电容。可选地，所述半桥逆变单元包括两只全控电力电子开关器件，其中，所述全控电力电子开关器件包括反并联二极管。可选地，所述逆变侧部分包括两个分压电容，和三相桥臂。可选地，每相桥臂包括4个串联的开关管。可选地，每个开关管具有反向并联的二极管。可选地，所述四个开关管按照串联顺序依次为：第一开关管的阳极连接至直流母线正极，所述第一开关管的阴极连接至第二开关的阳极；所述第二开关管的阴极连接至，三相交流输出和第三开关管的阳极；所述第三开关管的阴极连接第四开关管的阳极；所述第四开关管的阴极连接至所述直流母线负极。可选地，在所述第一开关管和第二开关管之间通过反并联二极管连接至中点电位；所述中点电位通过反并联二极管连接到第三开关管和第四开关管之间。下面结合本专利技术优选实施例进行详细说明。相关技术中的模块化多电平电流器虽然可以应用于电机调速领域，但是有一定的缺点。如模块电压波动过大，输出电压畸变等。然而在整流侧，MMC多电平的结构具有谐波含量低，功率因数高的优点，因此可以考虑整流侧采用MMC拓扑，逆变侧采用其他拓扑的混合型拓扑结构。考虑到三电平逆变器(NeutralPointClamped，简称为NPC)变流器在电机调速领域的广泛应用，提出了一种模块化多电平变流器与三电平NPC变流器相结合的拓扑结构，来克服MMC低频工作状态下模块电压波动，输出电压畸变的问题。如图1所示，三相模块化多电平变流器的基本拓扑结构是由三相六个桥臂构成。每相由上下两个桥臂和交流电抗器依次串联构成，每个桥臂由若干个功率子模块(SM)串联构成。如图2所示，每个SM子模块由一个半桥逆变单元和一个直流储能电容构成，每个半桥逆变单元由两只带反并联二极管的全控电力电子开关器件串联而成。通过控制电力电子开关器件的导通与关断。那么通过控制各SM子模块的导通与关断即可实现直流电压到交流电压的变换。本专利技术的目的是克服模块化多电平变流器低频下电容电压波动的缺点，同时利用其谐波含量低，功率因数高的优点，提出一种整流侧采用MMC拓扑，逆变器采用二极管嵌位型三电平拓扑的多电平变流器。本专利技术所述的变流器整流侧每相由上下两个桥臂和两个桥臂电感串联构成，每个桥臂由若干个功率子模块(SM)串联构成，每个子模块(SM)由一个半桥逆变单元和一个直流储能电容构成，每个半桥逆变单元由两只带反并联二极管的全控电力电子开关器件串联组成，直流储能电容与串联的两只全控电力电子开关器件并联；逆变侧基于三相中点嵌位电压源逆变器，包括两个参数相同的分压电容(C1、C2)，以及a、b、c三相桥臂；每相桥臂由4个开关管(Ta1～Ta4、Tb1～Tb4、Tc1～T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电子变流器，其特征在于，包括：整流侧部分，所述整流侧部分为模块化多电平变流器MMC拓扑结构；逆变侧部分，所述逆变侧部分为三电平逆变器NPC拓扑结构。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子变流器，其特征在于，包括：整流侧部分，所述整流侧部分为模块化多电平变流器MMC拓扑结构；逆变侧部分，所述逆变侧部分为三电平逆变器NPC拓扑结构。2.根据权利要求1所述的电力电子变流器，其特征在于，所述整流侧部分由三相六个桥臂组成。3.根据权利要求2所述的电力电子变流器，其特征在于，所述整流侧部分的每相包括上下两个桥臂和交流电抗器，其中，每个桥臂上设置有预设数量的串联的功率子模块。4.根据权利要求3所述的电力电子变流器，其特征在于，每个功率子模块包括一个半桥逆变单元和一个直流储能电容。5.根据权利要求4所述的电力电子变流器，其特征在于，所述半桥逆变单元包括两只全控电力电子开关器件，其中，所述全控电力电子开关器件包括反并联二极管。6.根据权利要求1所述的电力电子变流器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，张凯，尹璐，鞠力，刘丁华，王丽乾，张欢，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，国家电网公司，北京电力经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11