[实用新型]一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统输配电技术领域,具体涉及一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构。

背景技术

西门子公司提出的模块化多电平换流器(MMC)，采用模块化设计，通过调整子模块的串联个数可以实现电压及功率等级的灵活变化，并且可以扩展到任意电平输出，减小了电磁干扰和输出电压的谐波含量，输出电压非常平滑且接近理想正弦波形，因此具有良好的应用前景。

通常，模块化多电平换流器子模块由两个开关管组成一个逆变半桥的结构，另外包括子模块储能电容器。但是现有技术中由于模块化多电平换流器中子模块个数较多，因此产生的总开关损耗相对较大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构，本模块化多电平换流器子模块拓扑结构能够有效降低多电平换流器的总开关损耗。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构，包括半桥逆变电路和电容C1，所述半桥逆变电路包括上半桥电路和下半桥电路，所述上半桥电路与下半桥电路连接，所述电容C1的一端与上半桥电路连接，所述电容C1的另一端与下半桥电路连接，所述上半桥电路包括上半桥开关管和晶体管MOSFET1，所述上半桥开关管与晶体管MOSFET1并联，所述下半桥电路包括下半桥开关管和晶体管MOSFET2，所述下半桥开关管与晶体管MOSFET2并联。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述上半桥开关管为由晶体管IGBT1和与晶体管IGBT1反并联的二极管D1组成，所述下半桥开关管为由晶体管IGBT2和与晶体管IGBT2反并联的二极管D2组成。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述晶体管IGBT1的集电极分别与晶体管MOSFET1的漏极、二极管D1的阴极和电容C1的一端连接，所述晶体管IGBT1的发射极分别与晶体管MOSFET1的源极、二极管D1的阳极、晶体管IGBT2的集电极、晶体管MOSFET2的漏极和二极管D2的阴极连接，所述晶体管IGBT2的发射极分别与晶体管MOSFET2的源极、二极管D2的阳极和电容C1的另一端连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，还包括IGBT1驱动器、IGBT2驱动器、MOSFET1驱动器和MOSFET2驱动器，所述IGBT1驱动器与晶体管IGBT1连接，所述IGBT2驱动器与晶体管IGBT2连接，MOSFET1驱动器与晶体管MOSFET1连接，MOSFET2驱动器与晶体管MOSFET2连接。

上半桥电路在开态时，晶体管MOSFET1和晶体管IGBT1同时传导，由于晶体管IGBT1的导通电阻小，开态压降小，因而传导大部分的电流，而晶体管MOSFET1只传导小部分的电流。然后IGBT1驱动器控制晶体管IGBT1先关断,负载电流被转移到晶体管MOSFET1中；虽然晶体管IGBT1仍有尾巴电流，但是由于晶体管IGBT1和晶体管MOSFET1并联传导，晶体管IGBT1的终端电压保持在很低的值；因而晶体管IGBT1的关断的损耗大大降低了；经过一小段时间延迟后，MOSFET1驱动器控制晶体管MOSFET1也关断。晶体管IGBT1实现了零电流关断软开关模式。同理下半桥电路在开态时，晶体管IGBT2实现了零电流关断软开关模式；因此本实用新型有效的降低了模块化多电平换流器子模块的开关损耗，从而能够有效降低模块化多电平换流器的总开关损耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的晶体管IGBT1电流示意图、晶体管MOSFET1电流示意图和晶体管IGBT1电压示意图。

图3为含有本实用新型的子模块拓扑结构的模块化多电平换流器的结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1和图2对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种模块化多电平换流器子模块拓扑结构，包括半桥逆变电路和电容C1，所述半桥逆变电路包括上半桥电路和下半桥电路，所述上半桥电路与下半桥电路连接，所述电容C1的一端与上半桥电路连接，所述电容C1的另一端与下半桥电路连接，所述上半桥电路包括上半桥开关管和晶体管MOSFET1，所述上半桥开关管与晶体管MOSFET1并联，所述下半桥电路包括下半桥开关管和晶体管MOSFET2，所述下半桥开关管与晶体管MOSFET2并联。