[发明专利]混合型MMC子模块电容电压双向均衡拓扑

权利要求书

1.混合型MMC子模块电容电压双向均衡拓扑结构，其特征在于：

混合型MMC子模块电容电压双向均衡拓扑组成：所述拓扑结构由n/2个半桥子模块和n/2个全桥子模块以及n-1附加系列装置组成。本文主要研究的是五电平混合MMC，图2给出了双向二极管箝位电路。它由两个半桥式模块、两个全桥式模块和三个附加单元组成。其中，HBSM之间连接的附加单元和HBSM与FBSM之间连接的附加单元相同。每个单元包括两个平行的分支。支路1只包含一个二极管，支路2为二极管与开关反向串联(IGBT和反向并联二极管)，电感接至支路1和支路2的公共支路上。在FBSM之间连接的附加单元，支路1与支路2的结构相同，均由串联二极管、电感和开关(IGBT和反向并联二极管)构成。

2.由权利要求1所述的基于二极管钳位电路的双向均衡混合型MMC拓扑结构，其特征在于：

混合型MMC拓扑结构中每个单体MMC子模块依次标记为SM₁，SM₂，···，SM_i；每个电容器两端的电压值标记为U_c1，U_c2，···，U_ci；其中，每个桥臂上FBSM的数目为N_f,HBSM的数目为N_h；FBSM中IGBT开关标记为S₁,S₂,S₃,S₄；HBSM中IGBT开关标记为S₁,S₂。

3.由权利要求2所述的混合型均衡拓扑结构，其特征在于：

采用五电平的均衡拓扑，它由两个半桥式模块、两个全桥式模块和三个附加单元组成。其中，HBSM之间连接的附加单元和HBSM与FBSM之间连接的附加单元相同。每个单元包括两个平行的分支。支路1只包含一个二极管，支路2为二极管与开关反向串联(IGBT和反向并联二极管)，电感接至支路1和支路2的公共支路上。在FBSM之间连接的附加单元，支路1是串联二极管和电感，支路2是反向串联二极管、电感和开关(IGBT和反向并联二极管)。对于这些机组的开关，开关S_l1可由相应的IGBT S₂(SM₂)PWM信号控制，开关S_l2可由相应的IGBT S₄(SM₃)PWM信号控制，不需要额外的开关信号。连接在FBSMs之间的单元具有相同的支路1和支路2，均由反向串联二极管、电感和开关组成。增加了额外的开关S_l3和S_h3，以避免通过二极管箝位电路直接连接电容的两个端子。S_l3和S_h3的驱动信号为SM₃中的S₂与SM₄中的S₄的调制信号进行与非运算所产生。当上述开关接通时，电容电压可以自由交换，从而实现电容器电压平衡。