具备故障清除功能的双电平MMC子模块及MMC系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种具备故障清除功能的双电平MMC子模块及MMC系统，该MMC子模块包括并联连接的第一IGBT支路、第二IGBT支路以及第三IGBT支路，第一IGBT支路包括相互连接的第一IGBT、第二IGBT以及续流二极管；第二IGBT支路包括第三IGBT；第三IGBT支路包括第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第七IGBT、第一电容以及第二电容，第四IGBT的发射极通过第一电容与第五IGBT的集电极连接，第五IGBT的集电极还通过第二电容分别与第七IGBT的集电极、第六IGBT的集电极连接。本实用新型专利技术具备双电平输出以及故障自动清除功能，且具有结构简单、成本低、易于实现等优点。现等优点。现等优点。

【技术实现步骤摘要】
具备故障清除功能的双电平MMC子模块及MMC系统


[0001]本技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种具备故障清除功能的双电平 MMC(Modular Multileve lConverter，模块化多电平换流器)子模块及MMC系统。

技术介绍

[0002]当前新能源在电力系统中所占的比重日益增大，而随着新能源的不断接入，输电方式也面临着巨大的挑战。传统长距离大容量交流输电由于损耗极大等缺点，渐渐被直流输电方式所替代。柔性直流输电即是一种新型的高压直流输电技术，与传统的高压直流输电不同，柔性直流输电采用了IGBT(绝缘栅双极晶体管)以及电压源换流器，具有良好的可控性和兼容性。MMC系统即是一种采用模块化多电平直流输电方式的电压型换流器，可以满足当前对于电能以及电压等级的高要求。
[0003]MMC系统中组成的核心部件即为IGBT支路中串联的子模块(Sub－module)，MMC子模块通常采用半桥结构，如图1中(a)所示，或者采用全桥结构，如图1中(b)所示。但是传统的半桥结构MMC子模块以及全桥结构的MMC子模块，会存在以下问题：
[0004]1、高电压等级的子模块成本高。随着目前新能源的不断注入，柔性直流输电系统输送容量不断增加，MMC运行电压等级也会不断提升。而为了满足更高电压等级的需求，现有技术中MMC子模块通常是通过增加IGBT支路上的子模块的个数以使得输送电压等级提升，而增加子模块个数的方式会导致成本的不断增加。
[0005]2、半桥结构的子模块缺少故障自清除功能，部分全桥结构的子模块虽然具备故障自清除功能，但是会使得整体子模块的结构复杂、不易实现，且还会改变MMC系统的整体布局。
[0006]因此，亟需提供一种能够在保持MMC系统的整体布局不变的情况下，降低高电压等级时实现成本，同时具备故障清除功能的MMC子模块。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构简单、成本低、易于实现的具备双电平模式以及故障自动清除功能的双电平MMC子模块及MCC系统。
[0008]为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：
[0009]一种具备故障清除功能的双电平MMC子模块，包括并联连接的第一IGBT支路、第二 IGBT支路以及第三IGBT支路；
[0010]所述第一IGBT支路包括相互连接的第一IGBT、第二IGBT以及续流二极管D1，所述第一IGBT的发射极与所述第二IGBT的集电极连接，所述第一IGBT的发射极与所述第二 IGBT的集电极之间连接电压输出第一端A，所述第二IGBT的发射极连接电压输出第二端B，所述续流二极管D1反向并联在所述第一IGBT的两端；
[0011]所述第二IGBT支路包括第三IGBT，所述第三IGBT的发射极与电压输出第二端B连
接；
[0012]所述第三IGBT支路包括第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第七IGBT、第一电容以及第二电容，所述第四IGBT的集电极与所述第七IGBT的发射极连接，所述第四IGBT 的发射极通过所述第一电容与所述第五IGBT的集电极连接，所述第五IGBT的集电极还通过所述第二电容分别与所述第七IGBT的集电极、所述第六IGBT的集电极连接，所述第五 IGBT的发射极以及所述第六IGBT的发射极与电压输出第二端B连接。
[0013]进一步的，通过控制所述第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第七IGBT的各开关状态，以控制MMC子模块的模式、电流方向、各模式下的工作状态以及所述第二电容的状态，其中当所述电压输出第一端A与所述电压输出第二端 B之间为单电平U时，进入单电平模式；当所述电压输出第一端A与所述电压输出第二端B 之间为双电平2U时，进入双电平模式；当发生故障时进入故障清除模式，所述工作状态包括闭锁、投入、切除中任意一种，其中在所述故障清除模式时投入工作状态下且所述第二电容进行充电时，通过所述第二电容释放电流以实现故障清除。
[0014]进一步的，在所述单电平模式中，当所述各开关状态分别为断开、断开、断开、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入闭锁工作状态，所述第二电容进行充电；
[0015]当所述各开关状态分别为闭合、断开、断开、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入投入工作状态，所述第二电容进行充电；
[0016]当所述各开关状态分别为断开、闭合、断开、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入切除工作状态，所述第二电容旁路。
[0017]进一步的，在所述单电平模式中，当所述各开关状态分别为闭合、断开、闭合、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向所述电流第一端A，进入闭锁工作状态，以将所述第二电容旁路；
[0018]当所述各开关状态分别为闭合、断开、断开、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向所述电流第一端A，进入投入工作状态，所述第二电容进行充电；
[0019]当所述各开关状态分别为断开、闭合、断开、闭合、闭合、断开、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向所述电流第一端A，进入切除工作状态，所述第二电容旁路。
[0020]进一步的，在所述双电平模式中，当所述各开关状态分别为断开、断开、断开、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入闭锁工作状态，所述第二电容进行充电；
[0021]当所述各开关状态分别为闭合、断开、断开、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入投入工作状态，所述第二电容进行充电；
[0022]当所述各开关状态分别为断开、闭合、断开、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第一端A流向所述电流第二端B，进入切除工作状态，所述第二电容旁路。
[0023]进一步的，在所述双电平模式中，当所述各开关状态分别为闭合、断开、闭合、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向所述电流第一端A，进入闭锁工作状态，所述第二电容旁路；
[0024]当所述各开关状态分别为闭合、断开、断开、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向所述电流第一端A，进入投入工作状态，所述第二电容进行放电；
[0025]当所述各开关状态分别为断开、闭合、断开、闭合、断开、闭合、断开时，电流由所述电压输出第二端B流向电流第一端A，进入切除工作状态，所述第二电容旁路。
[0026]进一步的，在故障清除模式时，各开关状态分别为闭合、断开、断开、断开、闭合、断开、闭合，电流由所述电压输出第二端B流向电流第一端A，进入投入工作状态，所述第二电容进行充电。
[0027]进一步的，所述第一电容的正极与所述第四IGBT的发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备故障清除功能的双电平MMC子模块，其特征在于，包括并联连接的第一IGBT支路(1)、第二IGBT支路(2)以及第三IGBT支路(3)；所述第一IGBT支路(1)包括相互连接的第一IGBT、第二IGBT以及续流二极管D1，所述第一IGBT的发射极与所述第二IGBT的集电极连接，所述第一IGBT的发射极与所述第二IGBT的集电极之间连接电压输出第一端A，所述第二IGBT的发射极连接电压输出第二端B，所述续流二极管D1反向并联在所述第一IGBT的两端；所述第二IGBT支路(2)包括第三IGBT，所述第三IGBT的发射极与电压输出第二端B连接；所述第三IGBT支路(3)包括第四IGBT、第五IGBT、第六IGBT、第七IGBT、第一电容以及第二电容，所述第四IGBT的集电极与所述第七IGBT的发射极连接，所述第四IGBT的发射极通过所述第一电容与所述第五IGBT的集电极连接，所述第五IG...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孝清，
申请(专利权)人：湖南汇卓电力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：