[发明专利]具有断流能力的混联型模块化多电平变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：

所述的多电平变换器为ABC三相结构，每相均包含相同的上桥臂和下桥臂，上、下桥臂均由N个子模块构成，其中包含相串联的M个单极性全桥子模块和N-M个半桥子模块，M的取值由短路参数计算确定；同一相中上桥臂的下端与下桥臂的上端之间串联有两个相同的桥臂电感；

A相上桥臂的下端与B相下桥臂的上端之间连接第一晶闸管支路，且第一晶闸管支路的阴极连接B相下桥臂；B相下桥臂的上端与C相上桥臂的下端之间连接第二晶闸管支路，且第二晶闸管支路的阴极连接C相上桥臂；C相上桥臂的下端与A相下桥臂的上端之间连接第三晶闸管支路，且第三晶闸管支路的阴极连接A相下桥臂；A相下桥臂的上端与B相上桥臂的下端之间连接第四晶闸管支路，且第四晶闸管支路的阴极连接B相上桥臂；B相上桥臂的下端与C相下桥臂的上端之间连接第五晶闸管支路，且第五晶闸管支路的阴极连接C相下桥臂；C相下桥臂的上端与A相上桥臂的下端之间连接第六晶闸管支路，且第六晶闸管支路的阴极连接A相上桥臂；

三相上桥臂的上端短接后经第一隔离开关连接至直流侧，三相下桥臂的下端短接后经第二隔离开关连接至直流侧。

2.如权利要求1所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：所述单极性全桥子模块包括第一至第三IGBT、第一二极管和第一电解电容，其中，第一IGBT的发射极连接第二IGBT的集电极，并以连接点作为该单极性全桥子模块的正端；第一IGBT的集电极分别连接第一二极管的阴极和第一电解电容的正极，第一二极管的阳极连接第三IGBT的集电极，并以连接点作为该单极性全桥子模块的负端；第三IGBT的发射极、第一电解电容的负极、第二IGBT的发射极相连接。

3.如权利要求2所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：所述第一至第三IGBT均连接有反接二极管。

4.如权利要求2所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：所述半桥子模块包括第四IGBT、第五IGBT和第二电解电容，其中，第二电解电容的正极和负极分别连接第四IGBT的集电极和第五IGBT的发射极，第四IGBT的发射极和第五IGBT的集电极相连接，且该连接点作为半桥子模块的正端，第五IGBT的发射极作为半桥子模块的负端。

5.如权利要求4所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：所述第四至第五IGBT均连接有反接二极管。

6.如权利要求1所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：由短路参数计算确定M的取值的方法是：首先，根据输电线路的最大长度L_m计算输电线路的电感L_d和输电线路的电阻R_d；然后，根据给定的直流短路故障断流时间T_int、故障保护动作电流I_act、L_d和R_d，计算断流过程中所需要注入反压V_neg；最后，根据V_neg和单极性全桥子模块的额定电容电压U_cN计算所需要的单极性全桥子模块的个数M。

7.如权利要求1所述的具有断流能力的混联型模块化多电平变换器，其特征在于：所述第一至第六晶闸管支路中，均由N_TB个晶闸管串联而成，N_TB的计算方法是：首先，根据晶闸管的选型确定每个晶闸管能承受的电压U_T；然后，根据直流侧额定运行时的电压V_dcn，通过N_TB＝V_dcn/U_T计算每个晶闸管支路的串联晶闸管数量N_TB。