[发明专利]一种基于IGCT的模块化多电平换流器及故障处理方法

说明书

本发明涉及一种基于IGCT的模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器具有多个桥臂，多个桥臂中的每个桥臂上设有一个或多个基于IGCT的半桥装置；所述半桥装置包括缓冲电路、多个IGCT开关器件，所述多个IGCT开关器件级联连接，形成IGCT级联电路；所述缓冲电路与所述级联电路连接。通过本发明的技术方案，降低了对设备的通流能力的要求，提高了直流故障处理能力的经济性与可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于IGCT的模块化多电平换流器及故障处理方法。

背景技术

MMC(modular multilevel converter，模块化多电平换流器)由多个结构相同的SM(Sub-module，子模块)级联构成，在换流器领域具有极大的应用前景。如图1示出了一种三相电路中的MMC的拓扑结构图。如图1所示，三相电路中有六个桥臂，每个桥臂具有多个级联的SM：如图1中所示的第一桥臂中有级联的SMap1-SMapn、第二桥臂有级联的SMbp1-SMbpn、第三桥臂有级联的SMcp1-SMcpn、第四桥臂有级联的SMan1-SMann、第五桥臂有级联的SMbn1-SMbnn、第六桥臂有级联的SMcn1-SMcnn。

目前在MMC中一般都采用了IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，如图2输出了传统的基于IGBT的SM，如图所示其包括级联的IGBT元件，每个IGBT元件的阳极和阴极之间反并联二极管。

传统基于IGBT的SM应用到MMC后，在直流侧发生故障时，由于IGBT缺乏渡过故障电流的能力，必须闭锁IGBT以保护其不受破坏。此时，由于反并联二极管的作用，基于IGBT的传统MMC将等效为不空整流电路的短路故障状态，交流电压仍持续向直流端口施压。而实际中，直流断路器在检测到短路故障后到其动作仍需要一定的时间(大约1～2ms)，如图3中t1时刻到t2时刻之间的虚线所示的i_FIGBT。在此期间故障电流继续增大，因此传统MMC下，直流断路器以及相关的直流故障处理装置的故障电流处理能力应根据直流断路器的动作时间时的故障电流i_FIGBT进行设置，从而增加了对设备的通流能力的要求，降低了直流故障处理能力的经济性与可靠性。

发明内容

针对现有技术中针对直流故障处理能力不足的技术问题，本发明提出了一种基于IGCT的模块化多电平换流器及故障处理方法。

一种基于IGCT的模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器具有多个桥臂，多个桥臂中的每个桥臂上设有一个或多个基于IGCT的半桥装置；

所述半桥装置包括缓冲电路、多个IGCT开关器件，其中，

所述多个IGCT开关器件级联连接，形成IGCT级联电路；

所述缓冲电路与所述级联电路连接。

进一步地：

所述缓冲电路包括第一二极管、第一电容、第一电感和第一电阻，其中，

所述第一电感的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第二端连接，所述第一电容的第一端与所述第一二极管的阴极连接；

所述缓冲电路中所述第一二极管的阳极与所述IGCT级联电路中第一IGCT开关器件的阳极连接，所述缓冲电路中所述第一电容的第二端与所述IGCT级联电路中第二IGCT开关器件的阴极连接。

进一步地，所述第二电容的第一端与所述缓冲电路中的所述第一电感的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述缓冲电路中的第一电容的第二端连接。

进一步地，所述多个IGCT开关器件中的每一个均反并联二极管。

进一步地：