[实用新型]一种改进型双箝位子模块和模块化多电平换流器

说明书

本实用新型提供了一种改进型双箝位子模块模块化多电平换流器，改进型双箝位子模块包括第一半桥子模块、第二半桥子模块、第三半桥子模块、二极管D1、二极管D2、二极管D3和开关管T7，结构简单，需要器件较少，成本低；由改进型双箝位子模块和半桥子模块构成的模块化多电平换流器具备故障清除能力，平均每个半桥型子模块增加的IGBT和二极管数目分别为1/3个和4/3个，经济成本较低，且本实用新型提供的改进型双箝位子模块任何时刻处于电流通路的IGBT数目较少，损耗较低，效率较高，对子模块电容电压耐压要求较低；本实用新型可以适用于由模块化多电平换流器构成的装置，包括不限于统一潮流控制器、线间潮流控制器、柔性直流输电、柔性直流配电。

技术领域

本实用新型涉及直流输电技术领域，具体涉及一种改进型双箝位子模块和模块化多电平换流器。

背景技术

统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller，UPFC)是一种功能最强大、特性最优越的新一代柔性交流输电装置，传统的两电平、三电平等低电平拓扑不能满足UPFC高电压、大功率的需求，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)在高压领域已发展比较成熟，目前由MMC和UPFC构成的MMC-UPFC系统——220kV南京西环网UPFC、220kV上海蕰藻浜UPFC、500kV苏州UPFC工程投入使用，其故障特性也备受关注，由于MMC-UPFC系统仍然依靠直流母线传输功率，换流站直流侧短路故障不仅会造成整个系统功率传输中断，IGBT还可能过流损坏，半桥子模块(Half Bridge Submodule，HBSM)级联的MMC不具备故障清除能力，故障下开关管关断后，其电流通路如附图1，La表示桥臂电抗，Rdc为电阻，此时MMC工作于二极管不控整流模式下，若交流侧不跳闸，直流侧故障电流将一直存在，MMC无法重启；若交流侧跳闸，直流侧重启需要复杂的时序配合，交流电压重构需要较长时间，MMC将长时间停运。现有的MMC大多采用电缆输电，直流侧发生故障率较传统架空线低，但是电缆造价较高，且只能降低直流故障发生率，并不能清除故障；另有在直流线路上部署直流断路器清除故障方案，但是目前直流断路器只在中低压输电领域发展较完善，在高压、特高压领域发展尚不足，而且额外部署直流断路器会带来较高的经济成本。针对直流侧故障特性，引入箝位型子模块可以有效的清除故障，例如全桥子模块(Full BridgeSubmodule，FBSM)、双箝位型子模块(Clamp Double Submodule，CDSM)等，因为此种故障清除方式交流侧不用跳闸，仅需几十毫秒就可以完成重合闸和直流电压重构，但是会引入额外的IGBT，会带来额外的经济成本和损耗。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的模块化多电平换流器不具有故障清除能力、经济成本高且损耗大不足，本实用新型提供一种改进型双箝位子模块、控制方法和模块化多电平换流器，改进型双箝位子模块包括第一半桥子模块、第二半桥子模块、第三半桥子模块、二极管D1、二极管D2、二极管D3和开关管T7，结构简单，需要器件较少，由改进型双箝位子模块构成的模块化多电平换流器具备故障清除能力，不需要额外的IGBT，经济成本低且损耗小。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采取如下技术方案：

一方面，本实用新型提供一种改进型双箝位子模块，包括第一半桥子模块、第二半桥子模块、第三半桥子模块、二极管D1、二极管D2、二极管D3和开关管T7；

所述二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、开关管T7的集电极均与第三半桥子模块中储能电容C3的正极连接，所述二极管D1的阴极与第一半桥子模块中储能电容C1的正极连接，所述二极管D2的阴极与第二半桥子模块中储能电容C2的正极连接，所述开关管T7的发射极同时连接第二半桥子模块中储能电容C2的负极和二极管D3的阴极，所述二极管D3的阳极与第三半桥子模块中储能电容C3的负极连接。

所述第一半桥子模块还包括开关管T1和开关管T2；

所述开关管T1包括IGBT1和与IGBT1反并联的二极管D11；