[实用新型]一种桥臂切换多电平换流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子和直流输电领域，尤其涉及一种桥臂切换多电平换流器。

技术背景

随着风电、太阳能等可再生能源的发展，这些分散能源接入电网的研究也越来越深入。轻型直流输电系统（HVDC-L）具有有功无功快速解耦控制的能力、交流系统短路电流限制能力等优点，所以HVDC-L是一种可再生能源并网的很好的方式。

目前HVDC-L的换流器广泛基于IGBT的两电平拓扑、三电平拓扑和模块化多电平（MMC）拓扑。两电平和三电平拓扑结构谐波含量大，系统侧需要加装的滤波器容量大，成本高，占地面积大；MMC拓扑采用模块化设计，具有设计组装方便，谐波含量低等优点，但是由于其拓扑结构具有直流短路通路，对直流侧短路的限制能力极弱。

发明内容

本实用新型的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种桥臂切换多电平换流器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种桥臂切换多电平换流器，它主要由6个桥臂组成，每个桥臂由若干个H桥子模块、若干个带反并联二极管的晶闸管和1个电感依次串联组成；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂连接直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂连接直流电源负极；第一桥臂和第四桥臂的相连，连接处为A相输出端；第二桥臂和第五桥臂相连，连接处为B相输出端；第三桥臂和第六桥臂相连，连接处为C相输出端。

本实用新型的有益效果是，本实用新型桥臂切换多电平换流器拓扑结构既具有模块化设计的特点，产生的波形谐波含量很低，同时由于子模块采用H桥结构，所以具有限制直流侧短路的能力，在发生严重的直流侧双极短路故障时，系统也能工作，基本不会对交流系统产生影响。

附图说明

图1是本实用新型新型桥臂切换多电平换流器的简化图；

图2是本实用新型新型桥臂切换多电平换流器的电路图；

图3是H桥功率模块结构示意图；

图4是正常工作时上桥臂H桥子模块电压参考波形图；

图5是正常工作时下桥臂H桥子模块电压参考波形图；

图6是直流双极短路故障时上桥臂H桥子模块电压参考波形图；

图7是直流双极短路故障时下桥臂H桥子模块电压参考波形图；

图8是新型桥臂切换多电平换流器正常运行部分仿真波形图；

图9是新型桥臂切换多电平换流器直流侧短路故障时仿真波形图。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本实用新型桥臂切换多电平换流器由6个桥臂组成，如图2所示，每个桥臂由若干个H桥子模块、若干个带反并联二极管的晶闸管和1个电感依次串联组成，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂连接直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂连接直流电源负极；第一桥臂和第四桥臂的相连，连接处为A相输出端；第二桥臂和第五桥臂相连，连接处为B相输出端；第三桥臂和第六桥臂相连，连接处为C相输出端。

如图3所示，所述H桥型功率模块包括4个IGBT  T1-T4、4个二极管D1-D4和一个电容C；四个二极管D1~D4分别反并联在四个IGBT T1~T4的集电极和发射极之间，第一IGBT T1的发射极和第二IGBT  T2的集电极相连，第三IGBT T3的发射极和第四IGBT  T4的集电极相连，第一IGBT  T1的集电极和第三IGBT  T3的集电极相连，再和电容C的正极相连，第二IGBT   T2的发射极和第四IGBT  T4的发射极相连，再和电容C的负极相连，第一IGBT  T1的发射极作为端口1，第三IGBT  T3的发射极作为端口2。

本实用新型新型桥臂切换多电平换流器与现有换流器相比具有直流电压利用率高、损耗小、成本低并且能够在直流侧短路故障时维持系统运行等优点。拓扑结构采用两级控制模式，系统级控制和阀控制。正常运行状态下，系统级控制的控制目标是有功和无功；直流双极短路故障状态下，有功输送停止，控制目标是子模块电容电压和无功。