一种具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路。涉及电力系统保护控制领域。能完全地锁闭短路电流，结构简单、所需器件少、集成度高。包括两个半桥子模块、带反向并联二极管的功率开关管一和二极管。半桥子模块一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接。二极管的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接的半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，正极与另一个半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接。产品体积小，稳定性高；拓扑结构简单，成本低，易实现；配置灵活，降低功耗；时能够断开直流侧，响应迅速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统保护控制领域，尤其涉及一种具有直流侧故障阻断能力的 MMC子模块电路。
技术介绍
传统以三相半桥为主电路的电能质量综合补偿装置输出电压电平数受到限制并 且对负序电流的补偿能力有限，导致其最终的补偿结果并不能达到所要求的效果，并且其 开关频率较高、损耗大。有时为了提高系统的耐压，需要多个开关器件串联分压，但这会带 来开关器件动作一致性和均压等问题。 国家知识产权局2015-5-13公布的一项专利技术专利申请（【申请号】201410848005X 名称：具有直流故障限流能力MMC换流器改进结构及隔离方法）公开了一种具有直流故障 限流能力的M M C换流器，包括限流模块，可控开关，电阻和直流断路器。在直流侧发生故 障时，通过快速、全面的故障限流，降低了对直流断路器的动作速度和切除容量的要求。其 缺陷在于所需器件多样，耐压值低，直流断路器反应时间长，动作频率高，对器件损耗大。在 直流侧短路时，由于二极管的续流作用，造成直流侧不能及时完全锁闭短路电流，需要与断 路器配合实现直流侧电路断开。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提供了一种直流侧能够及时、完全地锁闭短路电流，且结构 简单、所需器件少、集成度高的具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路。 本专利技术的技术方案是： 包括两个半桥子模块、带反向并联二极管的功率开关管一和二极管，半桥子模块包括 带反向并联二极管的功率开关管二、带反向并联二极管的功率开关管三和稳压电容，带反 向并联二极管的功率开关管二与带反向并联二极管的功率开关管三串联连接，稳压电容的 正极端与所述带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，负极端与带反向并联二极 管的功率开关管三的发射极连接，带反向并联二极管的功率开关管二的发射极与带反向并 联二极管的功率开关管三的集电极之间为子模块进线端；稳压电容的负极端为子模块出线 端，其特征在于，所述半桥子模块其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的发 射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接； 所述二极管的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接的半桥子模 块中的带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，正极与另一个半桥子模块中的带 反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接。 包括进线端和出线端； 所述进线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极相连的半桥子模块的子 模块进线端相同，出线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的集电极相连的半桥子模 块的子模块出线端相同。 还包括N个用于增容的半桥子模块。 N=I时，用于增容的所述半桥子模块的子模块进线端与和带反向并联二极管的功 率开关管一的集电极连接的半桥子模块的子模块进线端相连； 用于增容的所述半桥子模块中稳压电容的负极端为新的出线端。 N=2时，新增用于增容的所述半桥子模块的进线端与前一个用于增容的半桥子模 块的出线端相连； 新增加的所述增容模块中稳压电容的负极端为新的出线端。 所述稳压电容为电解电容。 本专利技术采用功率开关管作为开关器件，集成度高，产品体积小，稳定性高；避免使 用直流断路器，规避了直流断路器损耗大的问题；所需器件少，拓扑结构简单，控制算法难 度降低；所需器件少，成本低，易实现；采用模块化制作，可以根据实际需要灵活配置，降低 功耗；在电路故障时不需要配置直流断路器就能够断开直流侧，响应迅速，断开直流侧，进 行故障隔离。【附图说明】 图1是本专利技术的电路图， 图2是半桥子模块的电路图， 图3是N=I时本专利技术电路图， 图4是N=2时本专利技术电路图， 图5是本专利技术的仿真波形图， 图6是电流方向为正时电流的流通路径示意图， 图7是电流方向为负时电流的流通路径示意图， 图8是带反向并联二极管的功率开关管的结构示意图； 图中1是带反向并联二极管的功率开关管一， 2是二极管， 3是半桥子模块， 4是进线端， 5是出线端， 301是带反向并联二极管的功率开关管二， 302是带反向并联二极管的功率开关管三， 303 是稳压电容（Cl，C2, C3, C4)， 304是子模块进线端， 305是子模块出线端。 3011 是功率开关管（Tl，T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9)， 3012 是二极管一（Dl，D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9)。【具体实施方式】 本专利技术如图1所示，包括两个半桥子模块3、带反向并联二极管的功率开关管一 1 和二极管2,半桥子模块1包括带反向并联二极管的功率开关管二301、带反向并联二极管 的功率开关管三302和稳压电容303,带反向并联二极管的功率开关管二301与带反向并联 二极管的功率开关管三302串联连接，稳压电容303的正极端与所述带反向并联二极管的 功率开关管二301的集电极连接，负极端与带反向并联二极管的功率开关管三302的发射 极连接，带反向并联二极管的功率开关管二301的发射极与带反向并联二极管的功率开关 管三302的集电极之间为子模块进线端304 ;稳压电容的负极端为子模块出线端305,其特 征在于，所述半桥子模块3其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一1的发射极 连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一1的集电极连接； 所述二极管2的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一1的发射极连接的半桥子 模块3中的带反向并联二极管的功率开关管二301的集电极连接，正极与另一个半桥子模 块中的带反向并联二极管的功率开关管三302的发射极连接。 本专利技术有进线端4和出线端5。进线端4与和带反向并联二极管的功率开关管一 1的发射极相连的半桥子模块3的子模块进线端304相同，出线端4与和带反向并联二极管 的功率开关管一1的集电极相连的半桥子模块3的子模块出线端5相同。 本专利技术采用模块化制作多电平换流器通过将子模块相串联，避免了开关器件直接 串联带来的分压不均衡的问题，而且MMC易于通过相应的均压策略来实现各个子模块之间 的直流侧电压均衡，另外MMC输出电平数理论上可以增加到指定的数量，使得器件的开关 频率大大降低。相较于传统半桥子模块具有直流侧故障阻断能力，可避免MMC直流侧发生 短路故障时不能闭锁故障电流的问题，从而提高了系统的稳定性。 本专利技术能够根据实际使用情况增加 N个用于增容的半桥子模块3。 如图3所示，当N=I时，用于增容的半桥子模块3的子模块进线端304与和带反向 并联二极管的功率开关管一的集电极连接的半桥子模块3的子模块进线端304相连，用于 增容的半桥子模块3中稳压电容的负极端为新的出线端5。 如图4所示，N=2时，在N=I的基础上增加了新的用于增容的半桥子模块3。新的半 桥子模块3的子模块进线端304与第一个用于增容的半桥子模块3的子模块进线端304连 接，新的半桥子模块3的子模块出线端305作为新的出线端3。以此类推，当N取3, 4, 5…… 的时候，每增加一个新的用于增容的半桥子模块3,新的用于增容的半桥子模块3的子模块 进线端304都与前一个子模块进线端304相连接，同时新的半桥子模块3的子模块出线端 305作为新的出线端5。 为了及时、完全的锁闭短路电流流过半桥子模块，只需要使二极管2的两端电压 值小于0当前本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路，包括两个半桥子模块、带反向并联二极管的功率开关管一和二极管，半桥子模块包括带反向并联二极管的功率开关管二、带反向并联二极管的功率开关管三和稳压电容，带反向并联二极管的功率开关管二与带反向并联二极管的功率开关管三串联连接，稳压电容的正极端与所述带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，负极端与带反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接，带反向并联二极管的功率开关管二的发射极与带反向并联二极管的功率开关管三的集电极之间为子模块进线端；稳压电容的负极端为子模块出线端，其特征在于，所述半桥子模块其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接；所述二极管的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接的半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，正极与另一个半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈飞，吴志坚，李培培，王靓，任洪强，徐欢欢，卜扬，陈国宇，
申请(专利权)人：江苏省电力公司扬州供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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