一种混合模块化多电平换流器制造技术

本实用新型专利技术涉及电力电子功率变换技术领域，尤其涉及一种混合模块化多电平换流器。其中，该混合模块化多电平换流器，包括：三个相单元，相单元包括上桥臂和下桥臂，上桥臂包括串联连接的上桥臂子模块串和上桥臂电感，下桥臂包括串联连接的下桥臂子模块串和下桥臂电感；上桥臂子模块串和下桥臂子模块串均包括至少两个串联的子模块，子模块包括半桥子模块和非对称全桥子模块。采用上述方案的本实用新型专利技术可以提供一种开关器件用量少、成本低、体积小的混合模块化多电平换流器。混合模块化多电平换流器。混合模块化多电平换流器。

【技术实现步骤摘要】
一种混合模块化多电平换流器


[0001]本技术涉及电力电子功率变换
，尤其涉及一种混合模块化多电平换流器。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有可实现电压和容量等级高、谐波特性好、损耗低等优点，MMC已经得到了广泛的应用。但是基于半桥子模块的常规半桥型模块化多电平换流器无法实现直流电压的大范围调节，在很多需要直流电压连续可调的场合中无法应用。而基于全桥子模块和半桥子模块构成的混合模块化多电平换流器的直流电压虽然可以在一定范围内连续调节，但是其所能达到的直流电压调节范围与全桥子模块比例有关。由于全桥子模块开关器件用量是半桥子模块的两倍，这导致基于全桥子模块和半桥子模块构成的混合模块化多电平换流器的开关器件用量较高，体积和成本也较大。

技术实现思路

[0003]本技术提出一种混合模块化多电平换流器，其目的在于提供一种开关器件用量少、成本低、体积小的混合模块化多电平换流器。
[0004]为达到上述目的，本技术一方面实施例提出一种混合模块化多电平换流器，包括：三个相单元，所述相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括串联连接的上桥臂子模块串和上桥臂电感，所述下桥臂包括串联连接的下桥臂子模块串和下桥臂电感；
[0005]其中，所述上桥臂子模块串的正极连接直流正母线，所述上桥臂电感的第一端连接所述上桥臂子模块串的负极，所述下桥臂子模块串的负极连接直流负母线，所述下桥臂电感的第一端连接所述下桥臂子模块串的正极，所述上桥臂电感的第二端和所述下桥臂电感的第二端连接交流中性点；
[0006]所述上桥臂子模块串和所述下桥臂子模块串均包括至少两个串联的子模块，所述子模块包括半桥子模块和非对称全桥子模块。
[0007]可选地，在本技术的一个实施例中，所述子模块的串联方式包括整体串联、穿插串联。
[0008]可选地，在本技术的一个实施例中，所述半桥子模块包括：第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管和第一储能电容；
[0009]其中，所述第一开关的集电极和所述第二开关的发射极为所述半桥子模块的第一端子，所述第二开关的集电极连接所述第一储能电容的正极，所述第一开关的发射极和所述第一储能电容的负极为所述半桥子模块的第二端子；
[0010]所述第一二极管的正极连接所述第一开关的发射极，所述第一二极管的负极连接所述第一开关的集电极，所述第二二极管的正极连接所述第二开关的发射极，所述第二二极管的负极连接所述第二开关的集电极。
[0011]可选地，在本技术的一个实施例中，所述非对称全桥子模块包括：左半桥、右半桥和第二储能电容；
[0012]其中，所述左半桥的第一端和所述右半桥的第一端连接所述第二储能电容的正极，所述左半桥的第二端和所述右半桥的第二端连接所述第二储能电容的负极；
[0013]所述左半桥的中点为所述非对称全桥子模块的第一端子，所述右半桥的中点为所述非对称全桥子模块的第二端子。
[0014]可选地，在本技术的一个实施例中，所述左半桥包括：第三开关、第四开关、第三二极管和第四二极管；
[0015]其中，所述第三开关的发射极和所述第四开关的集电极为所述非对称全桥子模块的第一端子，所述第三开关的集电极连接所述第二储能电容的正极，所述第四开关的发射极连接所述第二储能电容的负极；
[0016]所述第三二极管的正极连接所述第三开关的发射极，所述第三二极管的负极连接所述第三开关的集电极，所述第四二极管的正极连接所述第四开关的发射极，所述第四二极管的负极连接所述第四开关的集电极。
[0017]可选地，在本技术的一个实施例中，所述第三开关、所述第四开关、所述第三二极管和所述第四二极管的电流等级由混合模块化多电平换流器的额定电流确定。
[0018]可选地，在本技术的一个实施例中，所述右半桥包括：第五开关、第六开关、第五二极管、第六二极管和第一旁路开关；
[0019]其中，所述第五开关的发射极和所述第六开关的集电极为所述非对称全桥子模块的第二端子，所述第五开关的集电极连接所述第二储能电容的正极，所述第六开关的发射极连接所述第二储能电容的负极；
[0020]所述第五二极管的正极连接所述第五开关的发射极，所述第五二极管的负极连接所述第五开关的集电极，所述第六二极管的正极连接所述第六开关的发射极，所述第六二极管的负极连接所述第六开关的集电极；
[0021]所述第一旁路开关的第一端连接所述第六开关的发射极，所述第一旁路开关的第二端连接所述第六开关的集电极。
[0022]可选地，在本技术的一个实施例中，当所述第一旁路开关为闭合状态时，混合模块化多电平换流器运行于常规额定直流电压模式；
[0023]当所述第一旁路开关为断开状态时，所述混合模块化多电平换流器运行于直流电压连续调节模式。
[0024]可选地，在本技术的一个实施例中，所述第五开关、所述第六开关、所述第五二极管和所述第六二极管的电流等级由所述混合模块化多电平换流器运行于直流电压连续调节模式时对应的小电流等级确定。
[0025]可选地，在本技术的一个实施例中，所述第一旁路开关的电流等级由混合模块化多电平换流器的额定电流确定。
[0026]综上，本技术一方面实施例提出的混合模块化多电平换流器，包括：三个相单元，所述相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括串联连接的上桥臂子模块串和上桥臂电感，所述下桥臂包括串联连接的下桥臂子模块串和下桥臂电感；其中，所述上桥臂子模块串的正极连接直流正母线，所述上桥臂电感的第一端连接所述上桥臂子模块串的负极，
所述下桥臂子模块串的负极连接直流负母线，所述下桥臂电感的第一端连接所述下桥臂子模块串的正极，所述上桥臂电感的第二端和所述下桥臂电感的第二端连接交流中性点；所述上桥臂子模块串和所述下桥臂子模块串均包括至少两个串联的子模块，所述子模块包括半桥子模块和非对称全桥子模块。本技术通过采用非对称全桥子模块和半桥子模块构成的混合模块化多电平换流器，可以使混合模块化多电平换流器中开关器件用量大幅降低，进而可以大幅降低混合模块化多电平换流器的成本和体积。
[0027]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0028]本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]图1为本申请实施例所提供的一种混合模块化多电平换流器的结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例所提供的一种半桥子模块的结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例所提供的一种非对称全桥子模块的结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合模块化多电平换流器，其特征在于，包括：三个相单元，所述相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂包括串联连接的上桥臂子模块串和上桥臂电感，所述下桥臂包括串联连接的下桥臂子模块串和下桥臂电感；其中，所述上桥臂子模块串的正极连接直流正母线，所述上桥臂电感的第一端连接所述上桥臂子模块串的负极，所述下桥臂子模块串的负极连接直流负母线，所述下桥臂电感的第一端连接所述下桥臂子模块串的正极，所述上桥臂电感的第二端和所述下桥臂电感的第二端连接交流中性点；所述上桥臂子模块串和所述下桥臂子模块串均包括至少两个串联的子模块，所述子模块包括半桥子模块和非对称全桥子模块。2.如权利要求1所述的混合模块化多电平换流器，其特征在于，所述子模块的串联方式包括整体串联、穿插串联。3.如权利要求1所述的混合模块化多电平换流器，其特征在于，所述半桥子模块包括：第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管和第一储能电容；其中，所述第一开关的集电极和所述第二开关的发射极为所述半桥子模块的第一端子，所述第二开关的集电极连接所述第一储能电容的正极，所述第一开关的发射极和所述第一储能电容的负极为所述半桥子模块的第二端子；所述第一二极管的正极连接所述第一开关的发射极，所述第一二极管的负极连接所述第一开关的集电极，所述第二二极管的正极连接所述第二开关的发射极，所述第二二极管的负极连接所述第二开关的集电极。4.如权利要求1所述的混合模块化多电平换流器，其特征在于，所述非对称全桥子模块包括：左半桥、右半桥和第二储能电容；其中，所述左半桥的第一端和所述右半桥的第一端连接所述第二储能电容的正极，所述左半桥的第二端和所述右半桥的第二端连接所述第二储能电容的负极；所述左半桥的中点为所述非对称全桥子模块的第一端子，所述右半桥的中点为所述非对称全桥子模块的第二端子。5.如权利要求4所述的混合模块化多电平换流器，其特征在于，所述左半桥包括：第三开关、第四开关、第三二极管和第四二极管；其中，所述第三开关的发射极和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，余占清，曾嵘，赵彪，屈鲁，余宙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：