模块化多电平换流器的子模块单元和模块化多电平换流器制造技术

本实用新型专利技术实施方式公开了模块化多电平换流器的子模块单元和和模块化多电平换流器。包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。模块化多电平换流器输出电压更加灵活，而且可以降低子模块的数量。

【技术实现步骤摘要】
模块化多电平换流器的子模块单元和模块化多电平换流器
本申请涉及模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)领域，尤其涉及MMC的子模块单元和MMC。
技术介绍
MMC是一种新型的电压变换电路，它通过将多个子模块(submodule)级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少、模块化程度高等特点，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。目前常见的子模块拓扑包括半桥型子模块、全桥型子模块和双箝位型子模块，等等。在现有技术中，MMC的所有子模块都具有一个相同且较低的输出电压。然而，子模块输出电压全部相同导致MMC的输出电压配置不灵活。而且，子模块的较低输出电压将增加相同直流链路电压的子模块数量，导致MMC中的子模块的数量增大。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施方式的主要目的在于提供MMC的子模块单元和MMC。本技术实施方式的技术方案是这样实现的：MMC的子模块单元，包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。可见，本技术的子模块单元包含有两种不同输出电压的子模块。相比较现有技术，子模块单元的输出电压更加灵活。而且，第二输出电压为第一输出电压的N倍，因此在期望MMC输出相同电压时，本技术相比较现有技术可以显著降低子模块的数量。在一个实施方式中，还包括：一或多个的第三子模块，其具有第三输出电压；其中所述第三子模块与所述第一子模块和所述第二子模块串联，所述第三子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第三输出电压是所述第一输出电压的M倍，其中M为至少为2的正整数，且M不等于N。可见，本技术的子模块单元包含有三种不同输出电压的子模块，因此子模块单元的输出电压更加灵活。而且，在期望MMC输出相同电压时，本技术相比较现有技术可以显著降低子模块的数量。在一个实施方式中，还包括：一或多个的第四子模块，其具有第四输出电压；其中所述第四子模块与所述第一子模块、所述第二子模块和所述第三子模块串联，所述第四子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第四输出电压是所述第一输出电压的K倍，其中K为至少为2的正整数，K不等于M，且K不等于N。可见，本技术的子模块单元包含有四种不同输出电压的子模块，因此子模块单元的输出电压更加灵活。而且，在期望MMC输出相同电压时，本技术相比较现有技术可以显著降低子模块的数量。在一个实施方式中，所述第一子模块、所述第二子模块、所述第三子模块和所述第四子模块分块串联或交错串联。因此，本技术的子模块具有多种串联方式。在一个实施方式中，所述电路拓扑结构为半桥型子模块电路拓扑结构或全桥型子模块电路拓扑结构。MMC，包括：一或多个根据上面任一项所述的MMC的子模块单元。因此，本技术还实现了一种基于子模块单元的MMC。MMC的输出电压更加灵活，还可以显著降低子模块的数量。模块化多电平换流器，包括：A相电路，与直流电源连接；B相电路，与所述直流电源连接；C相电路，与所述直流电源连接；其中所述A相电路、所述B相电路和所述C相电路具有相同的第一电路拓扑结构；所述第一电路拓扑结构包括：第一半桥电路；第二半桥电路；均流电感，串联在所述第一半桥电路与所述第二半桥电路之间；其中所述第一半桥电路与所述第二半桥电路具有相同的第二电路拓扑结构；所述第二电路拓扑结构包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的第三电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。因此，本技术还实现了一种包含有多种不同输出电压的子模块的MMC。MMC的输出电压更加灵活，还可以显著降低子模块的数量。在一个实施方式中，所述第三电路拓扑结构为半桥型子模块电路拓扑结构或全桥型子模块电路拓扑结构。在一个实施方式中，所述N为2或3或4。在一个实施方式中，所述N为2，所述第一输出电压为所述直流电源的电压的六分之一。因此，本技术还实现了一种七电平MMC。附图说明图1为根据本技术实施方式的MMC的子模块单元的第一示范性结构图。图2为根据本技术实施方式的MMC的子模块单元的第二示范性结构图。图3为根据本技术实施方式的MMC的子模块单元的第三示范性结构图。图4为根据本技术实施方式子模块在子模块单元中分块串联的示范性示意图。图5为根据本技术实施方式在子模块单元中交错串联的示范性示意图。图6为根据本技术实施方式包含子模块单元的MMC的结构图。图7为根据本技术实施方式的七电平MMC的示范性结构图。其中，附图标记如下：标号含义10子模块单元11第一子模块12第二子模块13第三子模块14第四子模块20MMC21输出电压为1/6Udc的子模块22输出电压为1/3Udc的子模块31A相电路32B相电路33C相电路311第一半桥电路312第二半桥电路313，314均流电感具体实施方式为了使本技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本技术，并不用于限定本技术的保护范围。为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本技术的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本技术的方案。但是很明显，本技术的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本技术的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。申请人考虑到现有技术中MMC的子模块具有相同输出电压值的缺陷，提出一种集成有不同输出电压的子模块的子模块单元。可以将本技术的子模块单元灵活布置到MMC中，以构成具有不同输出电压的MMC。图1为根据本技术实施方式的MMC的子模块单元的第一示范性结构图。如图1所示，子模块单元10包括：第一子模块11，其具有第一输出电压；第二子模块12，其具有第二输出电压；其中第一子模块11与第二子模块12串联，第二子模块12与第一子模块11具有相同的电路拓扑结构，第二输出电压是第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。比如，第二子模块12与第一子模块11的电路拓扑结构为半桥型子模块电路拓扑结构或全桥型子模块电路拓扑结构，等等。其中，子模块单元10中的第一子模块11的数目可以为一或多个，子模块单元10中的第二子模块12的数目可以为一或多个。而且，第一子模块11和第二子模块12基于子模块类型，在子模块单元10中分块串联或交错串联。因此，图1中的子模块单元10包含有两种不同输出电压的子模块。相比较现有技术，图1中的子模块单元10的输出电压更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模块化多电平换流器的子模块单元，其特征在于，包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。

【技术特征摘要】
1.模块化多电平换流器的子模块单元，其特征在于，包括：一或多个的第一子模块，其具有第一输出电压；一或多个的第二子模块，其具有第二输出电压；其中所述第一子模块与所述第二子模块串联，所述第二子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第二输出电压是所述第一输出电压的N倍，其中N为至少为2的正整数。2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的子模块单元，其特征在于，还包括：一或多个的第三子模块，其具有第三输出电压；其中所述第三子模块与所述第一子模块和所述第二子模块串联，所述第三子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第三输出电压是所述第一输出电压的M倍，其中M为至少为2的正整数，且M不等于N。3.根据权利要求2所述的模块化多电平换流器的子模块单元，其特征在于，还包括：一或多个的第四子模块，其具有第四输出电压；其中所述第四子模块与所述第一子模块、所述第二子模块和所述第三子模块串联，所述第四子模块与所述第一子模块具有相同的电路拓扑结构，所述第四输出电压是所述第一输出电压的K倍，其中K为至少为2的正整数，K不等于M，且K不等于N。4.根据权利要求3所述的模块化多电平换流器的子模块单元，其特征在于，所述第一子模块、所述第二子模块、所述第三子模块和所述第四子模块分块串联或交错串联。5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块化多电平换流器的子模块单元，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵研峰，姚吉隆，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE