基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑制造技术

本实用新型专利技术提供基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑。半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑中，半桥/单箝位混联MMC模型与自均压辅助回路通过辅助回路中的6N个辅助开关发生电气联系，辅助开关闭合，两者构成基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，辅助开关打开，拓扑等效为半桥/单箝位混联MMC拓扑。在不强调两种拓扑差异的情况下，辅助开关中的6K个机械开关可以省略。该半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，可以箝位直流侧故障，同时不依赖于专门的均压控制，能够在完成直交流能量转换的基础上，自发地实现子模块电容电压的均衡，此外可以相应降低子模块触发频率和电容容值，实现MMC的基频调制。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及柔性输电领域，具体涉及一种基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑。
技术介绍
模块化多电平换流器MMC是未来直流输电技术的发展方向，MMC采用子模块(Sub-module，SM)级联的方式构造换流阀，避免了大量器件的直接串联，降低了对器件一致性的要求，同时便于扩容及冗余配置。随着电平数的升高，输出波形接近正弦，能有效避开低电平VSC-HVDC的缺陷。半桥/单箝位混联MMC由半桥子模块及单箝位子模块组合而成。半桥子模块由2个IGBT模块，1个子模块电容，1个晶闸管及1个机械开关构成；单箝位子模块由3个IGBT模块、1个子模块电容，一个二极管及1个机械开关构成。该混联MMC，成本低，运行损耗小，同时能箝位直流侧故障。与两电平、三电平VSC不同，半桥/单箝位混联MMC的直流侧电压并非由一个大电容支撑，而是由一系列相互独立的悬浮子模块电容串联支撑。为了保证交流侧电压输出的波形质量和保证模块中各功率半导体器件承受相同的应力，也为了更好的支撑直流电压，减小相间环流，必须保证子模块电容电压在桥臂功率的周期性流动中处在动态稳定的状态。基于电容电压排序的排序均压算法是本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，其特征在于：包括由A、B、C三相构成的半桥/单箝位混联MMC模型，A、B、C三相每个桥臂分别由K 个半桥子模块、N ‑K个单箝位子模块及1个桥臂电抗器串联而成；包括由6K个机械开关，6N ‑6K个IGBT模块组成的辅助开关，6 N +1个钳位二极管构成的自均压辅助回路。

【技术特征摘要】
1.基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，其特征在于：包括由A、B、C三相构成的半桥/单箝位混联MMC模型，A、B、C三相每个桥臂分别由K 个半桥子模块、N -K个单箝位子模块及1个桥臂电抗器串联而成；包括由6K个机械开关，6N -6K个IGBT模块组成的辅助开关，6 N +1个钳位二极管构成的自均压辅助回路。2.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，其特征在于：A相上下桥臂，单箝位子模块中，二极管连接子模块电容的正极，IGBT模块连接子模块电容的负极；A相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C­au­_1负极向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接； A相上桥臂的第i 个子模块，其中i 的取值为2～K -1，其子模块电容C­au­_i负极向下与A相上桥臂的第i +1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i -1个子模块电容C­au­_i-1负极相连接；A相上桥臂的第K 个半桥子模块，其子模块电容C­au­_K负极向下与A相上桥臂的第K +1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第K -1个子模块电容C­au­_K-1负极相连接；A相上桥臂的第j 个子模块，其中j 的取值为K +2～N -1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相上桥臂第j +1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与第A相上桥臂第j -1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接；A相上桥臂第N 个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下经两个桥臂电抗器L0与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N -1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接；A相下桥臂的第i 个子模块，其中i 的取值为2～K -1，其子模块电容C­al­_i负极向下与A相下桥臂第i +1个子模块IGBT模块中点相连接，其IGBT模块中点向上与A相下桥臂第i -1个子模块电容C­al­_i-1负极相连接；A相下桥臂的第K 个子模块，其子模块电容C­al_K负极向下与第A相下桥臂第K+1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂第K -1个子模块电容C­al­_K-1负极相连接；A相下桥臂第j 个子模块，其中j 的取值为K +2～N -1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相下桥臂第j +1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂第j -1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接；A相下桥臂第N 个子模块二极管与IGBT模块联结点向下与直流母线负极相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N -1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接；B相上下桥臂，单箝位子模块中，IGBT模块连接子模块电容正极，二极管连接子模块电容负极，上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C­bu­_1正极向上与直流母线正极相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块电容C­bu­_2正极相连接；B相上桥臂的第i 个子模块，其中i 的取值为2～K -1，其子模块电容C­bu­_i正极向上与B相上桥臂的第i -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i +1个子模块电容C­bu­_i+1正极相连接；B相上桥臂的第K 个子模块，其子模块电容C­bu­_K正极向上与B相上桥臂的第K -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂第K +1个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接；B相上桥臂的第j 个子模块，其中j 的取值为K +2～N -1，其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相上桥臂第j-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂第j +1个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接；B相上桥臂第N 个子模块，其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相上桥臂第N -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器L0与B相下桥臂的第1个子模块电容C­bl­_1正极相连接；B相下桥臂的第i 个子模块，其中i 的取值为2～K -1，其子模块电容C­bl_i正极向上与B相下桥臂的第i -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i +1个子模块电容C­bl­_i+1正极相连接；B相下桥臂的第K 个子模块，其子模块电容C­bl_K正极向上与B相下桥臂第K -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂第K+1个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接；B相下桥臂第j 个子模块，其中j 的取值为K+2～N -1，其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相下桥臂第j -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂第j +1个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接；B相下桥臂第N 个子模块，其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相下桥臂第N -1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接；C相上下桥臂子模块的连接方式可以与A相一致，也可以与B相一致；由于单箝位子模块的存在，半桥子模块上下输出线之间不必要配置晶闸管；故A、B、C相上下桥臂子模块的上下输出线之间并联有机械开关Kau_i1、Kal_i1、Kbu_i1、Kbl_i1、Kcu_i1、Kcl_i1、Kau_j、Kal_j、Kbu_j、Kbl_j、Kcu_j、Kcl_j，其中i 的取值为1～K ，j 的取值为K +1～N ；上述连接关系构成的A、B、C三相地位一致。3.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑，其特征在于：钳位二极管，通过辅助开关Kau_i2、Kau_（i+1）2连接A相上桥臂中第i 个子模块电容C­au­_i与第i +1个子模块电容C­au­_i+1的正极，其中i 的取值为1～K -1；通过辅助开关Kau_K2、Tau_K+1连接A...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，刘航，许建中，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11