一種模塊拓?fù)浼盎谀K拓?fù)涞膍mc型柔性直流輸電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性輸配電領(lǐng)域，具體涉及一種模塊拓?fù)浼盎谀K拓?fù)涞腗MC型柔性直流輸電系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]與傳統(tǒng)電壓源換流器相比，模塊化多電平換流器(Modular MultileverConverter, MMC)具有擴(kuò)展性好、諧波小、開關(guān)頻率低、對器件一致觸發(fā)要求少等優(yōu)點，尤其適用于直流輸電應(yīng)用場合。
[0003]為降低損耗和器件數(shù)量，早期的MMC采用半橋子模塊級聯(lián)形式，但半橋子模塊級聯(lián)形式的MMC無法有效閉鎖直流故障，因此，亟需一種新型拓?fù)涞奶岢鲆越鉀Q上述技術(shù)問題。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種模塊拓?fù)浼盎谀K拓?fù)涞腗MC型柔性直流輸電系統(tǒng)，解決了半橋模塊無法有效閉鎖直流故障的問題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括第六二極管VD6、直流電容C和LC回路，以及分別與第一絕緣柵雙極型晶體管VT1、第二絕緣柵雙極型晶體管VT2、第三絕緣柵雙極型晶體管VT3、第四絕緣柵雙極型晶體管VT4和第五絕緣柵雙極型晶體管VT5反并聯(lián)有第一二極管VD1、第二二極管VD2、第三二極管VD3、第四二極管VD4和第五二極管VD5 ;
[0006]所述第一絕緣柵雙極型晶體管VT1和第二絕緣柵雙極型晶體管VT2以及反并聯(lián)第一二極管VD1和第二二極管VD2為用于負(fù)責(zé)模塊電容C的投入和切除從而產(chǎn)生所需的電壓的主開關(guān)器件，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4以及反并聯(lián)第三二極管VD3和第四VD4為用于控制LC回路中的電容Ca和電感La的投入和切除來吸收基頻和二倍頻功率的輔助開關(guān)器件，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5、第五二極管VD5以及第六二極管VD6用于阻斷直流故障電流。
[0007]所述第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的集電極與第一二極管VD1的負(fù)極相連，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的發(fā)射極和第一二極管VD1的正極相連，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的發(fā)射級連接第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的集電極和第一接口 A，第二二極管VD2的正極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的發(fā)射級相連，第二二極管VD2的負(fù)極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的集電極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的集電極和第三二極管VD3的負(fù)極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第三二極管VD3的正極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的集電極相連，第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的集電極和第四二極管VD4的負(fù)極相連，第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射級和第四二極管VD4的正極相連，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的發(fā)射極連接第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射極，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的發(fā)射極和第五二極管VD5的正極相連，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的集電極和第五二極管VD5的負(fù)極相連，第六二極管VD6的正極連接第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的集電極和第二接口 B，負(fù)極連接第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的集電極，LC回路連接在第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的發(fā)射極之間，直流電容C連接在第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的集電極和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射極之間，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1、第二絕緣柵雙極型晶體管VT2、第三絕緣柵雙極型晶體管VT3、第四絕緣柵雙極型晶體管VT4、第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的柵極連接驅(qū)動信號。
[0008]所述第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的集電極與第一二極管VD1的負(fù)極相連，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的發(fā)射極和第一二極管VD1的正極相連，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的發(fā)射級連接第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的集電極和第二接口 B，第二二極管VD2的正極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的發(fā)射級相連，第二二極管VD2的負(fù)極與第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的集電極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的集電極和第三二極管VD3的負(fù)極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第三二極管VD3的正極相連，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的集電極相連，第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的集電極和第四二極管VD4的負(fù)極相連，第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射級和第四二極管VD4的正極相連，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的集電極連接第一絕緣柵雙極型晶體管VT1的集電極，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的發(fā)射極和第五二極管VD5的正極相連，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的集電極和第五二極管VD5的負(fù)極相連，第六二極管VD6的正極連接第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的發(fā)射極，負(fù)極連接第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的發(fā)射極和第一接口 A，LC回路連接在第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的發(fā)射極和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射極之間，直流電容C連接在第三絕緣柵雙極型晶體管VT3的集電極和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4的發(fā)射極之間，第一絕緣柵雙極型晶體管VT1、第二絕緣柵雙極型晶體管VT2、第三絕緣柵雙極型晶體管VT3、第四絕緣柵雙極型晶體管VT4和第五絕緣柵雙極型晶體管VT5的柵極連接驅(qū)動信號。
[0009]所述第三絕緣柵雙極型晶體管VT3和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4連接有輔助電路，輔助電路采用以直流電容電壓或基波功率和二倍頻功率為控制目標(biāo)的控制環(huán)路來控制輔助電路。
[0010]所述輔助電路能夠檢測直流電容的電壓，與指令值進(jìn)行比較之后，通過PI進(jìn)行控制，最終與三角載波比較產(chǎn)生PWM波，發(fā)送給第三絕緣柵雙極型晶體管VT3和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4。
[0011]包括分別接入交流三相系統(tǒng)的三個上橋臂和三個下橋臂，上橋臂和下橋臂均包括接入交流三相系統(tǒng)的電感，電感下游順次連接若干模塊拓?fù)洌?br>[0012]每個上橋臂中首端模塊拓?fù)涞牡诙涌?B連接相對應(yīng)的電感，相鄰的模塊拓?fù)渲猩嫌文K拓?fù)涞牡谝唤涌?A與下游模塊拓?fù)涞牡诙涌?B相連，末端模塊拓?fù)涞牡谝唤涌贏與正直流母線的正極Vdc+相連；
[0013]每個下橋臂中首端模塊拓?fù)涞牡诙涌?B與正直流母線的負(fù)極Vdc-相連，相鄰的模塊拓?fù)渲猩嫌文K拓?fù)涞牡谝唤涌?A與下游模塊拓?fù)涞牡诙涌?B相連，末端模塊拓?fù)涞牡谝唤涌?A連接相對應(yīng)的電感。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的新拓?fù)浒?個絕緣柵雙極型晶體管以及與絕緣柵雙極型晶體管反并聯(lián)的二極管和一個獨立的二極管，通過控制第一絕緣柵雙極型晶體管VT1和第二絕緣柵雙極型晶體管VT2的開通和關(guān)斷來投入和切除電容，從而產(chǎn)生所需要的交流電壓，第三絕緣柵雙極型晶體管VT3和第四絕緣柵雙極型晶體管VT4用來控制附加LC回路來吸收直流電容上的基頻和二倍頻的功率波動，從而減小功率波動，降低直流電容的容值和體積，通過控制第五絕緣柵雙極型晶體管VT5來阻斷直流故障，在正常工作時第五絕緣柵雙極型晶體管VT5保持開通狀態(tài)，當(dāng)直流故障發(fā)生后，第五絕緣柵雙極型晶體管VT5關(guān)斷，故障電流流經(jīng)第六二極管VD6，同時主電容被反向接入以抑制直流故障電流，解決半橋模塊無法有效閉鎖直流故障的問題，同時通過輔助電路的引入減小直流電容的容值，從而減小模塊體積，提高功率密度。
【【附圖說明】】
[0015]圖1為本發(fā)明所提的第一種拓?fù)鋱D；
[0016]圖2為本發(fā)明所提的第二種拓?fù)鋱D；
[0017]圖3為第一種拓?fù)湓贛MC型柔性直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖；
[0018]圖4為第二種拓?fù)湓贛MC型柔性直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖；
[0019]圖5為采用第一種拓?fù)浜笾绷鞴收献钄喙δ艿氖疽鈭D；
[0020]圖6為采用第二種拓?fù)浜笾绷鞴收献钄喙δ艿氖疽?