[实用新型]功率子单元、三相MMC拓扑结构及换流器

权利要求书

1.一种功率子单元，其用于构成MMC拓扑结构，其特征在于，所述功率子单元包括n个依次串联的子模块和与该n个子模块反向并联的晶闸管V1，且n为大于或等于3的整数；子模块i包括绝缘栅双极型晶体管Ti1及与其反向并联的二极管Di1、绝缘栅双极型晶体管Ti2及与其反向并联的二极管Di2、电容Ci和开关Ki，绝缘栅双极型晶体管Ti1的集电极与电容Ci的一端相连，绝缘栅双极型晶体管Ti1的发射极与绝缘栅双极型晶体管Ti2的集电极相连，绝缘栅双极型晶体管Ti2的发射极与电容Ci的另一端相连，开关Ki的两端分别与绝缘栅双极型晶体管Ti2的集电极和发射极相连，且i依次取1，2，...，n。

2.根据权利要求1所述的功率子单元，其特征在于，

子模块j的绝缘栅双极型晶体管Tj2的集电极与相邻前一个子模块(j-1)的绝缘栅双极型晶体管T(j-1)2的发射极相连，子模块j的绝缘栅双极型晶体管Tj2的发射极与相邻后一个子模块(j+1)的绝缘栅双极型晶体管T(j+1)2的集电极相连，且j依次取2，3，...，(n-1)；

晶闸管V1的阳极与第n个子模块的绝缘栅双极型晶体管Tn2的发射极相连，阴极与第1个子模块的绝缘栅双极型晶体管T12的集电极相连。

3.根据权利要求1或2所述的功率子单元，其特征在于，

所述功率子单元包括的子模块的数量n还需满足：

ROUNDUP(U₁/U₂，0)≤n≤ROUNDDOWN(U₃/U₄，0)  (1)

式(1)中，U₁为晶闸管V1的导通电压值，U₂为各个子模块中的二极管的导通压降值，U₃为晶闸管V1的额定电压值，U₄为各个子模块中的电容的电压值。

4.根据权利要求1或2所述的功率子单元，其特征在于，

所述功率子单元包括的子模块的数量n还需满足：

ROUNDUP(U₁/U₂，0)+1≤n≤ROUNDDOWN(U₃/U₄，0)  (2)

式(2)中，U₁为晶闸管V1的导通电压值，U₂为各个子模块中的二极管的导通压降值，U₃为晶闸管V1的额定电压值，U₄为各个子模块中的电容的电压值。

5.根据权利要求1所述的功率子单元，其特征在于，

所述功率子单元还包括晶闸管驱动控制器，所述功率子单元包括的n个子模块均具有控制器，

各个子模块控制器用于在检测到故障状态时输出保护信号至晶闸管驱动控制器；

所述晶闸管驱动控制器用于根据各个子模块控制器输出的保护信号判断是否输出驱动信号至晶闸管V1的控制端，从而导通或关断晶闸管V1。

6.根据权利要求5所述的功率子单元，其特征在于，

所述晶闸管驱动控制器用于在n个子模块控制器中的任意一个或多个子模块控制器输出保护信号时，输出驱动信号至晶闸管V1的控制端。

7.根据权利要求5所述的功率子单元，其特征在于，

所述晶闸管驱动控制器用于在n个子模块控制器均输出保护信号时，输出驱动信号至晶闸管V1的控制端。

8.根据权利要求7所述的功率子单元，其特征在于，

所述晶闸管驱动控制器包括供电电源、逻辑与芯片电路、光耦隔离电路和驱动放大电路，

所述供电电源分别与逻辑与芯片电路、光耦隔离电路和驱动放大电路相连，用于提供电能；

所述逻辑与芯片电路和n个子模块控制器相连，用于接收n个子模块控制器输出的保护信号，并将该n路保护信号转换为一路有效保护信号后输出至光耦隔离电路；

所述光耦隔离电路用于对该路有效保护信号进行隔离变换后输出至驱动放大电路；

所述驱动放大电路用于对经过隔离变换后的有效保护信号进行放大处理后输出驱动信号至晶闸管V1的控制端。