一種應(yīng)用于mmc型柔性直流輸電的mmc模塊拓?fù)涞闹谱鞣椒?br>【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柔性輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于MMC型柔性直流輸電的MMC模塊拓?fù)洹?br>【【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(kāi)關(guān)頻率低、對(duì)器件一致觸發(fā)要求少等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于直流輸電應(yīng)用場(chǎng)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(jí)聯(lián)形式，但半橋子模塊級(jí)聯(lián)形式的MMC無(wú)法有效閉鎖直流故障。同時(shí)，對(duì)于單相橋臂，直流電流、基波電流和基波電壓產(chǎn)生一個(gè)基頻以及二倍頻的功率波動(dòng)，該功率波動(dòng)體現(xiàn)在模塊的直流電容上會(huì)導(dǎo)致直流電容的電壓有基頻以及少量二倍頻波動(dòng)，因此在選取電容的時(shí)候需要較大的容值以應(yīng)對(duì)該基頻電壓波動(dòng)，造成電容容值較大，故體積較大，成本較高。因此，亟需一種新型拓?fù)涞奶岢鲆越鉀Q上述技術(shù)問(wèn)題。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明提出一種應(yīng)用于MMC型柔性直流輸電的MMC模塊拓?fù)?，通過(guò)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。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種應(yīng)用于MMC型柔性直流輸電的MMC模塊拓?fù)?，包?個(gè)IGBT Tll、T12、T13、T14、T21、T22、T23、T24 和 Τ5，9 個(gè) IGBT 分別反并聯(lián)有二極管 Dll、D12、D13、D14、D21、D22、D23、D24和D5，其中IGBT Tll、Τ12構(gòu)成第一 Η半橋結(jié)構(gòu)且并聯(lián)有電容Cl，IGBT Τ21、Τ22構(gòu)成第二 Η半橋結(jié)構(gòu)且并聯(lián)有電容C2，IGBT Τ13、Τ14構(gòu)成第三Η半橋，第一 LC回路連接在Τ13的發(fā)射極和Τ14的發(fā)射極之間，IGBT Τ23、Τ24構(gòu)成第四Η半橋，第二 LC回路連接在Τ23的發(fā)射極和Τ24的發(fā)射極之間，四個(gè)Η半橋及IGBT Τ5并聯(lián)連接；通過(guò)控制第一 Η半橋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)IGBT Tll、Τ12和第二 Η半橋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)IGBT Τ21、Τ22的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)投入和切除直流電容C1和C2，從而產(chǎn)生所需要的電壓；通過(guò)第三Η半橋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)IGBTΤ13、Τ14和第四Η半橋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)IGBT Τ23、Τ24控制第一 LC回路和第二 LC回路來(lái)吸收直流電容上的基頻以及二倍頻的功率波動(dòng)；通過(guò)控制IGBT Τ5的導(dǎo)通和關(guān)斷阻斷直流短路故障。
[0007]進(jìn)一步，所述IGBT Τ11的發(fā)射級(jí)與Τ12的集電極相連，Τ13的發(fā)射極和Τ14的集電極相連，第一 LC回路連接在Τ13的發(fā)射極和Τ14的發(fā)射極之間，直流電容C1連接在Τ13的集電極和Τ14的發(fā)射極之間，接線端子Α連接在T11和T12之間；
[0008]進(jìn)一步，所述IGBT T22的發(fā)射級(jí)與T21的集電極相連，T23的發(fā)射極和T24的集電極相連，第二 LC回路連接在T23的發(fā)射極和T24的發(fā)射極之間，直流電容C2連接在T23的集電極和T24的發(fā)射極之間，接線端子B連接在T22和T21之間，IGBT Tll、T12、T13、T14、T21、T22、T23、T24、T5的柵極連接驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0009]進(jìn)一步，所述第一 LC回路由電感Lai和電容Cal組成，第二 LC回路由電感La2和電容Ca2組成。
[0010]進(jìn)一步，二極管D31的正極連接IGBT T5的集電極，負(fù)極連接IGBT T11的集電極，二極管D32的正極連接IGBT T21的發(fā)射極，負(fù)極連接IGBT T5的發(fā)射極；通過(guò)二極D31、D32在不控整流階段通過(guò)二極管的正向?qū)娏鞯哪芰o電容提供充電回路，并均衡電容C1和C2上的電壓。
[0011]本發(fā)明提出的MMC模塊拓?fù)浒?個(gè)IGBT以及9個(gè)IGBT反并聯(lián)二極管以及2個(gè)獨(dú)立的二極管，通過(guò)控制T11和T12的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)投入和切除電容C1，通過(guò)控制T21和T22的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)投入和切除電容C2，從而產(chǎn)生所需要的交流電壓。T13和T14用來(lái)控制附加第一 LC回路，T23和T24用來(lái)控制附加第二 LC回路，來(lái)吸收直流電容上C1和C2上的基頻以及二倍頻功率波動(dòng)，從而減小功率波動(dòng)，降低直流電容的容值和體積，達(dá)到提高功率密度的目的。通過(guò)控制T5的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)阻斷直流短路故障。
【【附圖說(shuō)明】】
[0012]圖1為本發(fā)明所提的拓?fù)鋱D；
[0013]圖2為新拓?fù)湓贛MC型柔性直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖；
[0014]圖3為采用新拓?fù)浜笾绷鞴收献钄喙δ艿氖疽鈭D；
[0015]圖4為輔助電路的控制策略的示意圖；
[0016]圖5為采用新拓?fù)浜箅娙蓦妷翰▌?dòng)減小的示意圖；
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]以下結(jié)合圖1、2、3、4對(duì)本發(fā)明的原理做詳細(xì)描述。
[0019]參見(jiàn)圖1，所提新拓?fù)淠K包括:9個(gè) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,引導(dǎo)絕緣柵雙極型晶體管):T11，T12，T13，T14，T21，T22，T23，T24，T5、4個(gè)電容:C1和Cal,C2 和 Ca2 以及 9 個(gè)反并聯(lián)二極管:D11，D12，D13，D14，D21，D22，D23，D24，其中 Tll，T12 和T21，T22以及所包含的反并聯(lián)二極管Dll，D12和D21，D22為主開(kāi)關(guān)器件，主要負(fù)責(zé)模塊電容的投入和切除從而產(chǎn)生所需的電壓，在后文中稱(chēng)為主開(kāi)關(guān)器件。T13，T14和T23，T24以及所包含的反并聯(lián)二極管D13，D14和D23，D24為輔助開(kāi)關(guān)器件，主要負(fù)責(zé)吸收基頻以及二倍頻功率，在后文中稱(chēng)為輔助開(kāi)關(guān)器件。
[0020]具體的連接方式為:T11的集電極與二極管D11的負(fù)極相連，Τ11的發(fā)射極和D11的正極相連。Τ11的發(fā)射級(jí)與Τ12的集電極相連，D12的正極與Τ12的發(fā)射級(jí)相連，D12的負(fù)極與Τ12的集電極相連。Τ13的集電極和D13的負(fù)極相連，Τ13的發(fā)射極和D13的正極相連。Τ13的發(fā)射極和Τ14的集電極相連，Τ14的集電極和D14的負(fù)極相連，Τ4的發(fā)射級(jí)和D14的正極相連。第一 LC回路連接在Τ13的發(fā)射極和Τ14的發(fā)射極之間。直流電容C1連接在T13的集電極和T14的發(fā)射極之間。端子A連接在T11和T12之間。T22的集電極與二極管D22的負(fù)極相連，T22的發(fā)射極和D22的正極相連。T22的發(fā)射級(jí)與T21的集電極相連，D21的正極與T12的發(fā)射級(jí)相