故障自清除三电平MMC子模块及具有该子模块的换流器制造技术

本发明专利技术提供一种故障自清除三电平MMC子模块及具有该子模块的换流器，通过减少器件个数或降低器件额定电压来提高系统的经济性。本发明专利技术的故障自清除三电平MMC子模块由5个开关单元，2个电容器及相应的导线构成，共可输出三电平，子模块中5个开关单元的结构相同，均是由1个全控型电力电子器件和1个对应的二极管反并联构成；本发明专利技术的具有故障自清除三电平MMC子模块的换流器结构为对称的三相结构，每一相的上、下桥臂均由2个以上的故障自清除三电平MMC子模块与电感串联而成。本发明专利技术的故障自清除三电平MMC子模块及具有该子模块的换流器应用于柔性直流输电系统中，在直流侧发生单极短路故障或双极短路故障时均可快速实现故障电流的自清除，提高了系统的安全性。

Self fault clearing three level MMC sub module and converter with the sub module

The invention provides a fault self cleaning three level MMC sub module and a converter with the sub module, which improves the economy of the system by reducing the number of devices or lowering the rated voltage of the device. The invention of the fault clearance of three level MMC module consists of 5 switch unit, 2 capacitor and corresponding wire, total output of three level structure, 5 switch units in the same module, is composed of 1 full controlled power electronic devices and 1 corresponding anti parallel diode structure the present invention has fault; converter structure for three-phase symmetrical structure of the clearance of three level MMC sub modules, each phase of the upper and lower bridge arm are composed of more than 2 fault clearance of three level MMC module and inductance in series. The invention of the fault clearance of three level MMC sub module and the module converter used in HVDC system, short circuit fault or bipolar unipolar self clearing short-circuit faults can quickly realize the fault current in DC side, improve the security of the system.

【技术实现步骤摘要】
故障自清除三电平MMC子模块及具有该子模块的换流器
本专利技术涉及一种MMC子模块。特别是涉及一种故障自清除三电平MMC子模块及具有该子模块的换流器。
技术介绍
柔性直流输电技术不仅可以实现有功功率和无功功率的独立控制，还同时具备易于潮流翻转、建设成本低、输出波形质量高等优点。该技术可有效解决新能源的并网难题，实现可再生能源的充分利用。适用于柔性直流输电系统的换流器主要有两电平、三电平和模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)，其中，MMC凭借耐高压、损耗小、易拓展、制造难度低等优点得到了广泛应用。柔性直流输电示范工程通常采用在地下敷设电缆和架空线路的输电方式，无论采用哪种输电方式，均不可避免会发生直流短路故障，而由直流故障引起的过电流则会严重影响到MMC器件的性能和寿命，因此，直流故障是MMC系统必须解决的关键问题。目前MMC系统通常采用三种方式清除故障电流，即：交流断路器、直流断路器和具备故障阻断能力的MMC子模块拓扑。其中，交流断路器响应时间和重启时间较长，不适用于瞬时短路故障。ABB公司研制的直流断路器可以快速清除直流故障，但该设备造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障自清除三电平MMC子模块，其特征在于，包括依次串联连接的第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4)和第五开关(K5)，所述第一开关(K1)的另一端连接第一电容(C1)的一端，所述第一开关(K1)与第二开关(K2)相连的交点连接第二电容(C2)的一端，所述第三开关(K3)与第四开关(K4)相连的交点连接第二电容(C2)的另一端，所述第四开关(K4)与第五开关(K5)相连的交点连接第一电容(C1)的另一端，所述第五开关(K5)的另一端构成故障自清除三电平MMC子模块的负极，所述第二开关(K2)与第三开关(K3)相连的交点构成故障自清除三电平MMC子模块的正极。

【技术特征摘要】
1.一种故障自清除三电平MMC子模块，其特征在于，包括依次串联连接的第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4)和第五开关(K5)，所述第一开关(K1)的另一端连接第一电容(C1)的一端，所述第一开关(K1)与第二开关(K2)相连的交点连接第二电容(C2)的一端，所述第三开关(K3)与第四开关(K4)相连的交点连接第二电容(C2)的另一端，所述第四开关(K4)与第五开关(K5)相连的交点连接第一电容(C1)的另一端，所述第五开关(K5)的另一端构成故障自清除三电平MMC子模块的负极，所述第二开关(K2)与第三开关(K3)相连的交点构成故障自清除三电平MMC子模块的正极。2.根据权利要求1所述的故障自清除三电平MMC子模块，其特征在于，所述的第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、第四开关(K4)和第五开关(K5)结构相同，均是由一个全控型电力电子器件(T1/T2/T3/T4/T5)对应与一个二极管(D1/D2/D3/D4/D5)反并联连接构成，即，所述全控型电力电子器件(T1/T2/T3/T4/T5)的漏极对应连接二极管(D1/D2/D3/D4/D5)的负极，所述全控型电力电子器件(T1/T2/T3/T4/T5)的源极对应连接二极管(D1/D2/D3/D4/D5)的正极，其中，第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)和第四开关(K4)均是前一个开关(K1/K2/K3)中的全控型电力电子器件(T1/T2/T3)的源极和二极管(D1/D2/D3)的正极共同连接下一个开关(K2/K3/K4)中的全控型电力电子器件(T2/T3/T4)的漏极和二极管(D2/D3/D4)的负极，且第一开关(K1)中的第一全控型电力电子器件(T1)的漏极和第一二极管(D1)的负极共同连接第一电容(C1)的一端，而第五开关(K5)中的第五全控型电力电子器件(T5)的源极和第五二极管(D5)的正极共同连接上一个开关即第四开关(K4)中的第四全控型电力电子器件(T4)的源极和第四二极管(D4)的正极，所述第五全控型电力电子器件(T5)的漏极和第五二极管(D5)的负极共同构成故障自清除三电平MMC子模块的负极。3.根据权利要求2所述的故障自清除三电平MMC子模块，其特征在于，所述的全控型电力电子器件(T1/T2/T3/T4/T5)是绝缘栅双极型晶体管，或是集成门极换流晶闸管，或是门极可关断晶闸管，或是电子注入增强栅晶体管。4.一种具有权利要求1所述的故障自清除三电平MMC子模块的换流器，包括有相并联的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，所述的A相桥臂是由A相上桥臂(1)和A相下桥臂(4)串联连接构成，所述A相上桥臂(1)远离A相下桥臂(4)的一端连接直流母线的正极，所述A相下桥臂(4)远离A相上桥臂(1)的一端连接直流母线负极，所述A相上桥臂(1)和A相下桥臂(4)相连的交点引出三相电源的a相，所述的B相桥臂是由B相上桥臂(2)和B相下桥臂(5)串联连接构成，所述B相上桥臂(2)远离B相下桥臂(5)的一端连接直流母线的正极，所述B相下桥臂(5)远离B相上桥臂(2)的一端连接直流母线负极，所述B相上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟明，苏亚慧，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13