[发明专利]一种级联型换流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于中高电压等级的电网和负荷的换流器，特别是关于一种级联型换流器。

背景技术

随着新能源发电、电气化铁路等中高压电网和负荷的发展，对轻型直流输电系统、背靠背型的补偿设备的需求大大增加。中高压换流器是这些补偿设备的关键部件，其拓扑主要包括：器件串联型(如图1所示)和H桥级联型(也称为链式)(如图2所示)。其中，器件串联型换流器易于控制，且多相桥臂可以共用直流侧电容器，便于实现直流输电和背靠背运行，但是器件串联时的动态均压不容易实现，且这种换流器的有效电平数少，输出波形畸变率高，运行效率略低。H桥级联型换流器基于简单单元的级联，有效电平数较多，输出波形畸变率较低，运行效率较高，但是它不允许多相桥臂共用直流侧电容器，不适用于直流输电和背靠背运行。

发明内容

为实现一种适用于直流输电和背靠背运行，且有效电平数多、输出波形畸变率低的级联型换流器。

本发明采取以下技术方案：

一种级联型换流器，其特征在于：它包括至少两个换流器桥臂，每一所述换流器桥臂包括串接的第一桥臂单元和第二桥臂单元；所述每一换流器桥臂中的第一、二桥臂单元的串联接点处连接一交流出线，所述第一、二桥臂单元剩下的另外两端分别连接一直流母线的正极和负极；所述第一桥臂单元包括n个串接的B形桥(M_j1)，所述第二桥臂单元包括n个串接的B形桥(M_j2)，j1＝1...n，j2＝n+1…2n，n为级联数，n≥1。

每一所述换流器桥臂中的各所述B形桥(M_j1、M_j2)分别包括四电力电子器件(S₁～S₄)、两电容器(C₁、C₂)，以及一所述X端和一所述Y端；所述电力电子器件(S₂)的发射极和集电极分别连接所述电力电子器件(S₃)的集电极和所述电力电子器件(S₁)的发射极，所述电力电子器件(S₃)的发射极连接所述电力电子器件(S₄)的集电极，所述电力电子器件(S₁)的集电极和所述电力电子器件(S₄)的发射极之间串接所述两电容器(C₁、C₂)；所述两电容器(C₁、C₂)之间的一点通过一导线接在所述电力电子器件(S₂)的发射极与所述电力电子器件(S₃)的集电极之间；所述X端连接所述电力电子器件(S₁)的发射极和所述电力电子器件(S₂)的集电极的接点，所述Y端连接所述电力电子器件(S₃)的发射极和所述电力电子器件(S₄)的集电极的接点。

所述B形桥(M_j1、M_j2)的XY端口输出0、U_C、2U_C三种有效电平之一。

所述第一、二桥臂单元的两端、相邻两B形桥(M_j1)的接点和相邻两B形桥(M_j2)的接点中的一处连接一电抗器L_i，j1＝1...n，j2＝n+1…2n，i＝1...2n+2。

所述第一、二桥臂单元的两端、相邻两B形桥(M_j1)的接点和相邻两B形桥(M_j2)的接点中的多处连接一电抗器L_i，j1＝1...n，j2＝n+1…2n，i＝1...2n+2。

所述第一、二桥臂单元的两端、相邻两B形桥(M_j1)的接点和相邻两B形桥(M_j2)的接点中的每一处连接一电抗器L_i，j1＝1...n，j2＝n+1…2n，i＝1...2n+2。