[实用新型]一种具有增强电压特性半桥全桥混合型的MMC拓扑

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电系统，具体涉及具有增强电压特性半桥全桥混合型的MMC拓扑。

背景技术

如图1所示，现有的三相模块化多电平换流器(MMC)各相上、下桥臂投入运行的子模块(电压值为U_c)总数是一个定值N，三相并联从而获得直流电压为N·U_c；通过对各相这N个子模块在上、下桥臂之间进行动态分配，可以调制出三相交流电压u_va、u_vb、u_vc，如图2所示。

MMC具有开关频率低损耗小、可单独调节有功无功功率、输出滤波器容量小、电压谐波畸变率小、无换相失败、易于模块化设计、可靠性高等众多优点，因此得到越来越多的工程应用，但受其原理限制存在较多问题，如需要电容电压平衡控制和相间环流抑制导致控制系统复杂；所需子模块数量较多且正常运行时只有一半数量投入送电，导致投资成本高、子模块利用率低；子模块为带续流二极管的半桥，故障时无法关断直流，必须闭锁换流器同时跳开交流断路器来保护换流器，电力传输被迫中断；需三相平衡运行，缺相时会有较大的谐波分量进入直流侧,不可非健全运行。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有增强电压特性半桥全桥混合型的MMC拓扑，其采用半桥、全桥子模块混合调制交流直流电压，能提高直流电压降低直流电流以及关断直流故障电流，达到增强电压特性以及故障穿越的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种具有增强电压特性半桥全桥混合型的MMC拓扑，其包括联接变压器、全波整流桥、上桥臂半桥区Zp1、上桥臂全桥区Zp2、下桥臂半桥区Zn1、下桥臂全桥区Zn2以及预充电开关K3，其中，联接变压器的一侧连接三相交流进线，其另一侧形成第一电压源和第二电压源，所述上桥臂半桥区Zp1、上桥臂全桥区Zp2、下桥臂全桥区Zn2和下桥臂半桥区Zn1依次串联，且上桥臂半桥区Zp1远离上桥臂全桥区Zp2的一端连接至正极直流母线，所述下桥臂半桥区Zn1远离下桥臂全桥区Zn2的一端连接至负极直流母线；所述全波整流桥为两个，所述第一电压源的两个输出端对应连接第一全波整流桥的两个输入端，该第一全波整流桥的两个输出端连接于上桥臂半桥区Zp1的两端，所述第二电压源的两个输出端对应连接第二全波整流桥的两个输入端，该第二全波整流桥的两个输出端连接于下桥臂半桥区Zn1的两端，所述上桥臂全桥区Zp2、下桥臂全桥区Zn2之间接地；所述预充电开关K3的一端连接于下桥臂半桥区Zn1和负极直流母线之间，另一端连接于上桥臂半桥区Zp1和正极直流母线之间；所述上桥臂半桥区Zp1和下桥臂半桥区Zn1均由N个半桥子模块串联而成，所述上桥臂全桥区Zp2和下桥臂全桥区Zn2均由K个全桥子模块串联而成，其中，N和K均为正整数且K≥N。

所述联接变压器包括由第一初级绕组与其对应的第一次级绕组组成的第一变压器、由第二初级绕组与其对应的第二次级绕组组成的第二变压器、以及第三初级绕组与其对应的第三次级绕组组成的第三变压器；其中第一初级绕组、第二初级绕组以及第三初级绕组的首端分别连接于a相交流进线、b相交流进线以及c相交流进线，三者的尾端连接在一起；所述第一次级绕组的首尾两端形成第一电压源的两个输出端；所述第二次级绕组的尾端与第三次级绕组的首端相连，第二次级绕组的首端与第三次级绕组的尾端形成第二电压源的两个输出端。

在第一次级绕组的首端或尾端串接一限流电阻R_lim1，该限流电阻R_lim1并与一旁路开关S_lim1并联，在第二次级绕组的首端或第三次级绕组的尾端串接一限流电阻R_lim2，该限流电阻R_lim2并与一旁路开关S_lim2并联。

在第一全波整流桥的任意输入端或输出端上连接一电感L₀₁，在第二全波整流桥的任意输入端或输出端上连接一电感L₀₂。

所述半桥子模块包括开关管T1、开关管T2、反向并联二极管D1、反向并联二极管D2以及第一电容，其中，所述开关管T1和开关管T2串联，反向并联二极管D1、反向并联二极管D2分别并接于开关管T1和开关管T2的两端，第一电容的正、负极分别连接于反向并联二极管D1的负极和反向并联二极管D2的正极。