[发明专利]模块化多电平变流器

权利要求书

1.一种模块化多电平变流器，其特征在于，包括三个相单元，分别为：第一相单元、第二相单元、第三相单元；每个所述相单元包括上桥臂、下桥臂、上电抗器和下电抗器；所述上桥臂的正极端为所述相单元的直流出线正极端，所述上桥臂的负极端与所述上电抗器的一端相连，所述上电抗器的另一端与所述下电抗器的一端相连，并作为所述相单元的交流出线端，所述下电抗器的另一端与所述下桥臂的正极端相连，所述下桥臂负极端为所述相单元的直流出线负极端；所述第一相单元及所述第二相单元的所述上桥臂及所述下桥臂均由半桥子模块和箝位单子模块混合串联而成；所述第三相单元的所述上桥臂及所述下桥臂均由半桥子模块和全桥子模块混合串联而成；三个所述相单元的所述直流出线正极端相互连接，形成模块化多电平变流器的直流侧正极；三个所述相单元的所述直流出线负极端相互连接，形成所述模块化多电平变流器的直流侧负极；三个所述相单元的所述交流出线端分别作为所述模块化多电平变流器的交流侧的第一相端、第二相端及第三相端；

以从模块化多电平变流器流出的方向为正方向；

在直流故障运行条件下，当所述第一相端电流为正，且所述第二相端电流为正时，所述第一相单元的所述上桥臂所有子模块闭锁，所述第二相单元的所述上桥臂所有子模块闭锁，所述第三相单元的所述上桥臂所有子模块闭锁；所述第一相单元的所述下桥臂、所述第二相单元的所述下桥臂、所述第三相单元的所述下桥臂构成星接静止同步无功补偿装置，为外部交流电网提供无功支撑，并根据电流闭环控制环节、调制环节以及排序均压环节确定所述第一相单元的所述下桥臂、所述第二相单元的所述下桥臂、所述第三相单元的所述下桥臂中各个子模块的投入状态。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平变流器，其特征在于，所述第一相单元和所述第二相单元的每个桥臂中的所述箝位单子模块数N需满足N≥U_lm/(2U_c)，其中U_lm为交流电网线电压峰值，U_c为每个子模块的额定电压；所述第三相单元的每个桥臂中的所述全桥子模块数M需满足M≥U_lm/(2U_c)。

3.根据权利要求1所述的模块化多电平变流器，其特征在于，所述第一相单元及所述第二相单元的所述上桥臂及所述下桥臂中的所述半桥子模块与所述箝位单子模块的数量相同；所述第三相单元的每个桥臂中的所述半桥子模块与所述全桥子模块的数量相同。

4.根据权利要求1所述的模块化多电平变流器，其特征在于，所述的箝位单子模块包括直流电容器、第一可控开关器件、第二可控开关器件、第三可控开关器件、第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管和箝位二极管；所述第一可控开关器件、所述第二可控开关器件、所述第三可控开关器件的集电极分别与所述第一续流二极管、所述第二续流二极管、所述第三续流二极管的阴极相连；所述第一可控开关器件、所述第二可控开关器件、所述第三可控开关器件的发射极分别与所述第一续流二极管、所述第二续流二极管、所述第三续流二极管的阳极相连；所述第一可控开关器件的集电极还与所述箝位二极管的阴极及所述直流电容器的正极端相连；所述第一可控开关器件的发射极还与所述第二可控开关器件的集电极相连，并作为所述箝位单子模块的正极端；所述第二可控开关器件的发射极还与所述第三可控开关器件的发射极及所述直流电容器的负极端相连；所述第三可控开关器件的集电极还与所述箝位二极管的阳极相连，并作为所述箝位单子模块的负极端；所述第一可控开关器件、所述第二可控开关器件、所述第三可控开关器件的栅极均与控制电路连接。