[发明专利]一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器及其自清障方法

权利要求书

1.一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：包括换流器、电流转移支路和晶闸管支路，换流器由六个桥臂组成，包括A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂，换流器每相由上下两个桥臂构成；

所述电流转移支路连接在B相上桥臂子模块单元正极端和C相上桥臂子模块单元正极端之间，晶闸管支路的阳极端与B相上桥臂子模块和桥臂电抗单元的公共端相连，晶闸管支路的阴极端连接有C相上桥臂子模块单元和桥臂电抗单元的公共端。

2.如权利要求1所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：所述A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂均由桥臂子模块单元和桥臂电抗单元串联而成。

3.如权利要求2所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：所述A相上桥臂、A相下桥臂、B相上桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂和C相下桥臂的桥臂子模块单元和桥臂电抗单元均有一个正极端和负极端。

4.如权利要求1所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：所述电流转移支路由一个绝缘栅双极型晶体管和若干个双向晶闸管组串联组成，晶闸管支路由若干个单向晶闸管串联组成。

5.如权利要求1所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：所述C相上桥臂的子模块单元由类全桥子模块构成，其余桥臂的子模块单元均由半桥子模块构成。

6.如权利要求5所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器，其特征在于：每个类全桥子模块含有三种模态：第一种模态为工作模态，全桥子模块在工作模态下电流为正时，桥臂电流对子模块单元电容充电，全桥子模块在工作模态下电流为负时，桥臂电流对桥臂的子模块单元电容放电，子模块单元能够输出电容器两端电压；第二种模态为旁路模态，子模块单元电容被旁路，因此子模块单元输出电压为零；第三种模态为闭锁模态，子模块单元电容被串入故障电流回路中来吸收故障能量。

7.一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器的自清障方法，其特征在于：所述自清障方法应用于如权利要求1-6中任意一权利要求所述的具有直流故障自清除能力的MMC变压器中，所述自清障方法包括以下步骤：

步骤一、在t0时刻直流线路上发生双极短路故障时，交流电网和换流器内部子模块电容同时向故障点馈入电流，并且故障电流以子模块电容的放电电流为主，MMC内部桥臂电流及线路电流都将迅速增大。

8.如权利要求7所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器的自清障方法，其特征在于：所述自清障方法还包括以下步骤：

步骤二，在t1时刻换流器检测故障并立即将所有桥臂的子模块单元置于旁路状态，直流出口电压被钳位在零电位附近，故障电流停止上升，待旁路动作结束后，于t2时刻关断电流转移支路中的绝缘栅双极型晶体管，同时触发导通晶闸管支路，电流转移支路中的电流开始向晶闸管支路转移，待电流转移支路电流降为零之后，于t3时刻关断电流转移支路中的双向晶闸管，考虑到电流转移支路中绝缘栅双极型晶体管和双向晶闸管间的均压问题，在双向晶闸管完全关断后于t4时刻导通其中的绝缘栅双极型晶体管。

9.如权利要求7所述的一种具有直流故障自清除能力的MMC变压器的自清障方法，其特征在于：所述自清障方法还包括以下步骤：

步骤三，所有开关操作结束后，在t5时刻闭锁所有子模块单元，换流器内部桥臂电感以及线路侧电感上储存的故障能量经由C相上桥臂中类全桥子模块电容和桥臂电流换相后的半桥子模块电容吸收，并最终在数个毫秒内完成故障的阻断。