[实用新型]模块化多电平换流器拓扑重构型子模块

说明书

本实用新型公开了一种模块化多电平换流器拓扑重构型子模块。若针对每一种模型建立一个独立的物理或数字仿真平台，明显存在着资源浪费、工作量大等问题。为此，本实用新型提供一种模块化多电平换流器拓扑重构型子模块，包括1个正极端、1个负极端、6个IGBT及其反并联二极管、5个开关和2个电容；每个所述的拓扑重构型子模块通过正极端与负极端级联，形成模块化多电平换流器的一个桥臂。本实用新型提出的拓扑重构型子模块能够建立集合多种MMC子模块拓扑，实现多种MMC拓扑仅通过一个统一的仿真模型进行研究；本实用新型能够减少仿真建模周期，节省资源和建设成本。

技术领域

本实用新型属于柔性直流建模仿真领域，具体地说是一种模块化多电平换流器拓扑重构型子模块。

背景技术

相比于交流系统，由于直流系统的阻尼相对较小，系统故障传播速度更快，系统控制响应时间要求更短，继电保护方法设计难度更大；因此直流侧故障控制保护问题是目前模块化多电平换流器(MMC)工程应用所面对的主要问题之一。为此，国内外学者提出了多种具备直流侧故障电流阻断能力的MMC拓扑结构来实现直流侧故障电流的阻断。该方法处理故障电流快速，实现手段灵活，既能节省直流电网的总体设备投资，又能增加换流器及直流电网运行及控制保护的灵活性，被认为是一种行之有效的方法。

现阶段，具备直流侧故障电流阻断能力的MMC子模块拓扑已有多种，如全桥子模块、串联双子模块、交叉连接型子模块、增强自阻型子模块、混合型子模块等，每种子模块及其构成的MMC都具有独特的运行及控制特性，目前，正被高校、研究机构等单位通过建立离线仿真模型、实时仿真模型或动模平台等手段广泛研究着。若针对每一种模型建立一个独立的物理或数字仿真平台，明显存在着资源浪费、工作量大等问题。为此，需要建立一个统一的平台来实现上述任何一种拓扑结构的仿真研究。

实用新型内容

针对目前多种具备直流侧故障电流阻断能力的MMC子模块，本实用新型提供一种模块化多电平换流器拓扑重构型子模块，其通过对电力电子器件和开关元件的适当控制，能够重构成多种子模块结构，由此建立的物理或仿真平台能够实现多种MMC拓扑的仿真研究，以节省模型开发周期和建设资本。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：模块化多电平换流器拓扑重构型子模块，其包括1个正极端、1个负极端、6个IGBT及其反并联二极管、5个开关和2个电容；每个所述的拓扑重构型子模块通过正极端与负极端级联，形成模块化多电平换流器的一个桥臂；

所述拓扑重构型子模块的正极端与第一IGBT的发射极和第二IGBT的集电极相连，第一IGBT的集电极与第一电容的正极和第三IGBT的集电极相连，第二IGBT的发射极与第一电容的负极和第四IGBT的发射极相连，第三IGBT的发射极与第一开关、第二开关和第五开关的一端相连，第一开关的另一端与第二电容的正极、第五IGBT的集电极和第三开关的一端相连，第二开关的另一端与第二电容的负极、第六IGBT的发射极和第四开关的一端相连，第五开关的另一端与第三开关的另一端、第四开关的另一端和第四IGBT的集电极相连，第五IGBT的发射极与第六IGBT的集电极相连，并作为拓扑重构型子模块的负极端。

所述6个IGBT的门极以及5个开关用于接收外部设备提供的控制信号。

本实用新型具有的有益效果如下：

本实用新型提出的拓扑重构型子模块能够建立集合多种MMC子模块拓扑，尤其是具备直流侧故障电流阻断能力的MMC子模块的MMC仿真平台，实现多种MMC拓扑仅通过一个统一的仿真模型进行研究。本实用新型能够减少仿真建模周期，节省资源和建设成本，适用于离线电磁暂态仿真、实时电磁暂态仿真、机电-电磁混合仿真、动模仿真等研究需要。

附图说明

图1为本实用新型实施例中拓扑重构型子模块拓扑结构图；

图2为本实用新型实施例中半桥子模块拓扑结构图；