[发明专利]一种降容电路和模块化多电平换流器

说明书

本发明提供了一种降容电路和包括降容电路的模块化多电平换流器，降容电路包括桥臂电抗L1、桥臂电抗L2和投切电路，投切电路包括反并联的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路均包括多个串联的晶闸管，模块化多电平换流器的每个桥臂均包括降容电路和多个子模块，多个子模块串联后，与降容电路串联。本发明在满足子模块电容电压的波动幅值设计要求的前提下降低了子模块电容的容值，调节范围大且降容效果显著，通过分配上下桥臂的电抗值，改变桥臂原有能量分布，进而改变每个子模块在能量传递过程中的电容电压波形，有效降低传输相同有功功率时子模块电容电压的振荡幅值，从而降低了模块化多电平换流器中子模块电容容值。

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一降容电路以及包括降容电路的模块化多电平换流器。

背景技术

柔性直流输电技术主要采用电压源型换流器，该型换流器中的电力电子器件具有低惯性、四象限运行、潮流灵活控制等优点。柔性直流输电技术中的电压源换流器最常用的结构为模块化多电平换流器，模块化多电平换流器的优点包括：1)结构的模块化使系统易于扩展，从而实现更高的电压等级，方便构建的冗余结构也提高了系统的可靠性；2)开关频率低，降低了开关损耗；3)可以产生更多的电平数，波形质量高，无需安装交流滤波器；4)无需采用功率开关器件直接串联成阀来提高电压等级，对器件的要求降低，制造难度下降。

由于模块化多电平换流器具有上述诸多优点，其得到了越来越多的重视，主要应用在高压、特高压直流输电领域。模块化多电平换流器的直流侧电压是通过控制相应的电力电子器件从而投入的子模块电容电压支撑起来的，其体积由子模块的个数和每个子模块的体积决定，子模块中储存能量的电容占80％子模块体积。随着输电电压等级和输送容量越来越高，除了考虑模块化多电平换流器的稳定性等共性的问题，由于子模块电容容量的不断增大造成的体积增大，从而使模块化多电平换流器占地增大的问题亦变得非常突出。并且对于子模块来说，电容的造价占到不小的比例。为了保持电容的纹波在一定范围，即降低模块化多电平换流器中电容的容值，目前主要是通过二次系统的控制策略向每个桥臂电流注入环流，通过改变子模块的充放电过程，调整每个子模块电容电压波形，从而降低模块化多电平换流器中电容的容值。但是该方法需要复杂的控制算法产生环流，其调节范围小、效果差与准确度低。

发明内容

为了克服上述现有技术中调节范围小、效果差与准确度低的缺陷，本发明提供一降容电路以及包括降容电路的模块化多电平换流器，降容电路包括桥臂电抗L1、桥臂电抗L2和投切电路，桥臂电抗L1与桥臂电抗L2串联，投切电路与桥臂电抗L1并联，投切电路包括反并联的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路均包括多个串联的晶闸管，在满足子模块电容电压的波动幅值设计要求的前提下降低了子模块电容的容值，调节范围大且降容效果显著。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种降容电路，包括桥臂电抗L1、桥臂电抗L2和投切电路；

所述桥臂电抗L1与桥臂电抗L2串联，所述投切电路与桥臂电抗L1并联；

所述投切电路包括反并联的第一支路和第二支路，所述第一支路和第二支路均包括多个串联的晶闸管。

所述第一支路和第二支路分别还包括多个均压电路，所述均压电路与晶闸管并联，且均压电路的个数与晶闸管的个数相同。

所述均压电路包括静态均压电路和动态均压电路；

所述静态均压电路包括均压电阻R1，所述动态均压电路包括均压电阻R2和均压电容C1；

所述均压电阻R2和均压电容C1串联后，与均压电阻R1并联。

所述均压电路包括均压电阻R3、均压电容C2和均压二极管VD1；

所述均压电阻R3与均压二极管VD1并联后，与均压电容C2串联；