一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器制造技术

本发明专利技术涉及一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，包括由多个TPB

【技术实现步骤摘要】
一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器


[0001]本专利技术涉及电力电子与电力传动、高压直流输电领域，尤其涉及一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器。

技术介绍

[0002]模块化多电平变流器已经广泛的应用在高压直流输电、中压直流电网和高压变频器领域；模块化多电平变流器是将高压直流与高压交流进行转换的最有效手段之一，大量人员对其进行了研究；然而，传统模块化多电平变流器是以半桥或者全桥变换器为基础，以单相子模块的串联构成单相系统，然后通过三个单相系统并联组合形成三相系统。单相系统中交直流转换必然存在着二倍频波动，为了平抑该波动，半桥子模块或者全桥子模块均需要较大容量的支撑电容，但是支撑电容的成本高、容量大、可靠性低，且只能抑制该波动无法实现二倍频波动的消除。
[0003]因此，传统基于半桥或者全桥子模块构成的模块化多电平拓扑的体积和成本均较高，且由于三相均需要相同数量的子模块，导致三相系统中子模块数量众多。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，解决了传统变流器存在的不足。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，它包括由多个TPB
‑
MMC子模块级联组成的TPB
‑
MMC模块，所述TPB
‑
MMC子模块包括多组三相三开关桥式电路和电容，每组三相三开关桥式电路与电容并联；每组三相三开关桥式电路包括多个串联的半导体开关组成的串联支路和两个电感，所述串联支路与所述电容并联，串联支路中的两个半导体开关之间接入一个电感；所述串联支路中的多个半导体开关只能同时关断不能同时导通，通过选择每组三相三开关桥式电路中串联支路中的多个半导体开关的开闭状态来选择不同的工作状态。
[0006]所述串联支路包括由三个半导体开关串联组成，第一电感的一端连接到第一半导体开关和第二半导体开关之间的连接点上，另一端作为三相输入端的正极；第二电感的一端连接到第二半导体开关和第三半导体开关之间的连接点上，另一端作为相输入端的负极，TPB
‑
MMC子模块对外具有三相正极输入端，三相负极输入端两组三相端口。
[0007]所述TPB
‑
MMC子模块的三相三开关桥式电路包括三组串联支路，三组串联支路均与电容并联，将三相三开关桥式电路中三组串联支路的第一半导体开关和第三半导体开关设置为一组，得到E1、E2和E3组半导体开关；三相三开关桥式电路中三组串联支路的第一半导体开关和第三半导体开关分别采用控制信号G1、G2和G3进行控制，且导通时间分别为T1、T2和T3，三组半导体开关同一时刻只能有一组半导体开关导通。
[0008]所述TPB
‑
MMC子模块的三相三开关桥式电路中的第二半导体开关分别采用控制信号G
1M
、G
2M
和G
3M
控制，导通时间分别为T
1M
、T
2M
和T
3M
。
[0009]所述TPB
‑
MMC子模块共2N个，其中第一个子模块的三相正极输入端接入至直流母线正极，第2N个子模块的三相负极输入端接入至直流母线负极，子模块之间，一个子模块的三相正极输入与另一个子模块的负极输入连接，在第N个模块与第N+1个模块间，接入三相电网。
[0010]所述电容的容量取值大于零。
[0011]所述TPB
‑
MMC子模块中的电感值为0时，则前N个TPB
‑
MMC子模块的任意一相的子模块电感总和不能为零，且三相串联支路电感值之和相等，同时，必须保证后N个子模块的任意一相的子模块电感总和不为零，且三相串联支路电感值之和相等。
[0012]所述半导体开关包括但不限于，二极管，晶闸管，门极可关断晶闸管，绝缘栅双极型晶体管，电力场效应管，碳化硅场效应管，集成门极换向晶闸管等，以及各类半导体器件的串联，并联，反并联等组合。
[0013]本专利技术具有以下优点：一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，具有模块化程度高，同样电压等级下，子模块数量少，电容电压波动小，容量小，功率密度高的优点。
附图说明
[0014] 图1 为本专利技术的结构示意图；图2 为本专利技术TPB
‑
MMC子模块的电路示意图；图3 为本专利技术采用全控器件的三相桥式电路模块化的多电平换流器示意图。
具体实施方式
[0015]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本专利技术做进一步的描述。
[0016] 如图1所示，本专利技术具体涉及一种三相桥式电路模块化的电平换流器（three phase bridge modular multilevel converter, TPB
‑
MMC），从抑制传统模块化多电平换流器子模块电压脉动、降低支撑电容容量、提高模块支撑电容可靠性、降低模块化多电平换流器总模块数；其主要包括：TPB
‑
MMC子模块的A相正极A
P
与另一子模块A相负极A
N
连接。B相，C相类似，形成多个模块的级联结构，共2N个TPB
‑
MMC子模块级联；级联结构中，正极A
P
，B
P
，C
P
未连接其他模块的TPB
‑
MMC子模块为第一个TPB
‑
MMC模块。负极A
N
，B
N
，C
N
未连接其他模块的TPB
‑
MMC子模块为最后一个TPB
‑
MMC子模块。第一个TPB
‑
MMC子模块中正极A
P
，B
P
，C
P
直接相连并引出为正直流母线。最后一个TPB
‑
MMC子模块中负极A
N
，B
N
，C
N
直接相连并引出为负直流母线。第N个TPB
‑
MMC子模块与第N+1个TPB
‑
MMC子模块的A相连接点出引出A相连接母线；第N个TPB
‑
MMC子模块与第N+1个TPB
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，其特征在于：它包括由多个TPB
‑
MMC子模块级联组成的三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，所述TPB
‑
MMC子模块包括多组三相三开关桥式电路和电容，每组三相三开关桥式电路与电容并联；每组三相三开关桥式电路包括多个串联的半导体开关组成的串联支路和两个电感，所述串联支路与所述电容并联，串联支路中的两个半导体开关之间接入一个电感；所述串联支路中的多个半导体开关只能同时关断不能同时导通，通过选择每组三相三开关桥式电路中串联支路中的多个半导体开关的开闭状态来选择不同的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，其特征在于：所述串联支路包括由三个半导体开关串联组成，第一电感的一端连接到第一半导体开关和第二半导体开关之间的连接点上，另一端作为三相输入端的正极；第二电感的一端连接到第二半导体开关和第三半导体开关之间的连接点上，另一端作为相输入端的负极，TPB
‑
MMC子模块对外具有三相正极输入端，三相负极输入端两组三相端口。3.根据权利要求2所述的一种三相桥式电路直接级联型模块化多电平换流器，其特征在于：所述TPB
‑
MMC子模块的三相三开关桥式电路包括三组串联支路，三组串联支路均与电容并联，将三相三开关桥式电路中三组串联支路的第一半导体开关和第三半导体开关设置为一组，得到E1、E2和E3组半导体开关；三相三开关桥式电路中三组串联支路的第一半导体开关和第三半导体开关分别采用控制信号G1、G2和G3进行控制，且导通时间分别为T1、T2和T3，三组半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊鹏，王顺亮，张芮，刘天琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：