模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器。模块化多电平换流器子模块，包括：第一半桥功率半导体器件、第二半桥功率半导体器件、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、母线支撑电容和旁路开关。本实用新型专利技术的模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器，通过使用耐压规格较低的功率半导体器件，能够减少成本，并且没有增加旁路开关和母线支撑电容，也能够减少成本，并且能够减少体积及占地面积。

Modular multilevel converter sub module and modular multilevel converter

The utility model relates to a modular multilevel converter sub module and a modular multilevel converter. Modular multilevel converter sub module, including: first half bridge power semiconductor device, second half bridge power semiconductor device, first half bridge driver, second half bridge driver, busbar support capacitor and bypass switch. The modular multilevel converter sub module and the modular multilevel converter can reduce the cost by using the power semiconductor device with low pressure specification, without increasing the bypass switch and busbar support capacitance, and can reduce the cost, and can reduce the volume and floor area.

【技术实现步骤摘要】
模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器
本技术涉及电路电子
，特别是涉及一种模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器。
技术介绍
模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，简称为MMC)中的一个桥臂由多个MMC子模块依次串联组成。MMC子模块的规格由其所使用的功率半导体器件的耐压规格所决定。如果MMC子模块所使用的功率半导体器件的耐压规格较高，那么MMC的一个桥臂上的MMC子模块的数量较少，控制较简单。但是，耐压规格较高的功率半导体器件较昂贵，成本较高，造成MMC子模块的成本较高，进而使MMC成本较高。如果MMC子模块所使用的功率半导体器件的耐压规格较低，那么MMC的一个桥臂上的MMC子模块的数量较多，控制较复杂。并且旁路开关和母线支撑电容的数量也较多，造成MMC的一个桥臂上的MMC子模块成本较高，体积较大，占地面积较大，进而使MMC成本较高，体积较大，占地面积较大。
技术实现思路
本技术实施例提供一种模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器，能够减少成本、体积及占地面积。一方面，本技术实施例提供一种模块化多电平换流器子模块，包括：第一半桥功率半导体器件、第二半桥功率半导体器件、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、母线支撑电容和旁路开关，其中，第一半桥功率半导体器件和第二半桥功率半导体器件分别包含串联的两个功率半导体器件；第一半桥驱动器与第一半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；第二半桥驱动器与第二半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；第一半桥功率半导体器件的一端与母线支撑电容的一端连接，另一端分别与旁路开关的一端和第二半桥功率半导体器件的一端连接；母线支撑电容的另一端分别于旁路开关的另一端和第二半桥功率半导体器件的另一端连接。在本技术的一个实施例中，还包括：控制器，控制器分别与第一半桥驱动器和第二半桥驱动器连接，用于控制第一半桥驱动器和第二半桥驱动器的驱动信号互锁，以使第一半桥功率半导体器件中的功率半导体器件导通时，第二半桥功率半导体器件中的功率半导体器件关断；第二半桥功率半导体器件中的功率半导体器件导通时，第一半桥功率半导体器件中的功率半导体器件关断。在本技术的一个实施例中，第一半桥驱动器和/或第二半桥驱动器为：基于直接驱动模式的半桥驱动器，其中，第一半桥驱动器用于驱动第一半桥功率半导体器件中的功率半导体器件同时导通或者同时关断；第二半桥驱动器用于驱动第二半桥功率半导体器件中的功率半导体器件同时导通或者同时关断。在本技术的一个实施例中，第一半桥功率半导体器件和第二半桥功率半导体器件分别包含并联的多个半桥功率半导体器件，其中，每一个半桥功率半导体器件包括串联的两个功率半导体器件。在本技术的一个实施例中，功率半导体器件包括以下所列项中的任意一种：绝缘栅极双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT、电子注入增强型栅极晶体管IEGT、静电感应晶闸管SITH、功率场效应晶体管PowerMOSFET。另一方面，本技术实施例提供一种模块化多电平换流器，包括本技术实施例提供的模块化多电平换流器子模块。本技术实施例的模块化多电平换流器子模块及模块化多电平换流器，通过使用耐压规格较低的功率半导体器件，能够减少成本，并且没有增加旁路开关和母线支撑电容，也能够减少成本，并且能够减少体积及占地面积。附图说明下面将参考附图来描述本技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。图1示出了本技术实施例的MMC子模块的第一种结构示意图；图2示出了本技术实施例的MMC子模块的第二种结构示意图；图3示出了本技术实施例的MMC子模块的第三种结构示意图；图4示出了本技术实施例的MMC子模块的第四种结构示意图；图5示出了本技术实施例的MMC级联三相的拓扑示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本技术的原理，但不能用来限制本技术的范围，即本技术不限于所描述的实施例。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底端”、“顶端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。图1示出了本技术实施例的MMC子模块的第一种结构示意图。MMC子模块包括：第一半桥功率半导体器件101、第二半桥功率半导体器件102、第一半桥驱动器103、第二半桥驱动器104、母线支撑电容105和旁路开关106。第一半桥功率半导体器件101和第二半桥功率半导体器件102分别包含串联的两个功率半导体器件11。第一半桥驱动器103与第一半桥功率半导体器件101中的每个功率半导体器件11连接。第二半桥驱动器104与第二半桥功率半导体器件102中的每个功率半导体器件11连接。第一半桥功率半导体器件101的一端与母线支撑电容105的一端连接，另一端分别与旁路开关106的一端和第二半桥功率半导体器件102的一端连接。母线支撑电容105的另一端分别与旁路开关106的另一端和第二半桥功率半导体器件102的另一端连接。需要说明的是，本技术实施例的MMC子模块中所使用的功率半导体器件为耐压规格较低的功率半导体器件。本技术实施例提供的MMC子模块，通过使用耐压规格较低的功率半导体器件，能够减少成本，并且没有增加旁路开关和母线支撑电容，也能够减少成本，并且能够减少体积及占地面积。在本技术的一个实施例中，本技术实施例的MMC子模块，还可以包括控制器。如图2所示，图2示出了本技术实施例的MMC子模块的第二种结构示意图。本技术图2所示实施例在图1所示实施例的基础上，增加控制器107。控制器107分别与第一半桥驱动器103和第二半桥驱动器104连接。控制器107用于控制第一半桥驱动器103和第二半桥驱动器104的驱动信号互锁，即第一半桥功率半导体器件101中的功率半导体器件导通时，第二半桥功率半导体器件102中的功率半导体器件关断；第二半桥功率半导体器件102中的功率半导体器件导通时，第一半桥功率半导体器件101中的功率半导体器件关断；防止直通情况的发生。在本技术的一个实施例中，本技术实施例中的第一半桥驱动器103和/或第二半桥驱动器104可以为：基于直接驱动模式的半桥驱动器，其中，第一半桥驱动器103用于驱动第一半桥功率半导体器件101中的功率半导体器件同时导通或者同时关断；第二半桥驱动器104用于驱动第二半桥功率半导体器件102中的功率半导体器件同时导通或者同时关断。在本技术的一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，包括：第一半桥功率半导体器件、第二半桥功率半导体器件、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、母线支撑电容和旁路开关，其中，所述第一半桥功率半导体器件和所述第二半桥功率半导体器件分别包含串联的两个功率半导体器件；所述第一半桥驱动器与所述第一半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；所述第二半桥驱动器与所述第二半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；所述第一半桥功率半导体器件的一端与所述母线支撑电容的一端连接，另一端分别与所述旁路开关的一端和所述第二半桥功率半导体器件的一端连接；所述母线支撑电容的另一端分别与所述旁路开关的另一端和所述第二半桥功率半导体器件的另一端连接。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器子模块，其特征在于，包括：第一半桥功率半导体器件、第二半桥功率半导体器件、第一半桥驱动器、第二半桥驱动器、母线支撑电容和旁路开关，其中，所述第一半桥功率半导体器件和所述第二半桥功率半导体器件分别包含串联的两个功率半导体器件；所述第一半桥驱动器与所述第一半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；所述第二半桥驱动器与所述第二半桥功率半导体器件中的每个功率半导体器件连接；所述第一半桥功率半导体器件的一端与所述母线支撑电容的一端连接，另一端分别与所述旁路开关的一端和所述第二半桥功率半导体器件的一端连接；所述母线支撑电容的另一端分别与所述旁路开关的另一端和所述第二半桥功率半导体器件的另一端连接。2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器分别与所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器连接，用于控制所述第一半桥驱动器和所述第二半桥驱动器的驱动信号互锁，以使所述第一半桥功率半导体器件中的功率半导体器件导通时，所述第二半桥功率半导体器件中的功率半导体器件关断；所述第二半桥功率半导体器件中的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李战龙，杨有涛，杨志千，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11