[发明专利]一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构及其控制方法

权利要求书

1.一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，包括第一绝缘栅双极晶体管、集电极与所述第一绝缘栅双极晶体管发射极连接的第二绝缘栅双极晶体管、发射极与所述第二绝缘栅双极晶体管发射极连接的第三绝缘栅双极晶体管、集电极与所述第三绝缘栅双极晶体管集电极连接的第四绝缘栅双极晶体管以及负极与所述第四绝缘栅双极晶体管发射极连接的电容；所述电容的正极与所述第一绝缘栅双极晶体管集电极连接，所述电容和所述第一绝缘栅双极晶体管串联支路上并联有第五二极管，所述电容和所述第四绝缘栅双极晶体管串联支路上并联有第六二极管。

2.如权利要求1所述的一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，所述第一绝缘栅双极晶体管、所述第二绝缘栅双极晶体管、所述第三绝缘栅双极晶体管和所述第四绝缘栅双极晶体管上分别反并联有第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。

3.如权利要求2所述的一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，所述第五二极管连接在所述电容负极与所述第二二极管阴极之间，所述第六二极管连接在所述电容正极与所述第三二极管阴极之间。

4.如权利要求3所述的一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，所述第五二极管的阳极与所述电容的负极连接，阴极与所述第二二极管的阴极连接；所述第六二极管的阳极与所述第三二极管的阴极连接，阴极与所述电容的阳极连接。

5.一种单晶闸管并联的半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，包括第一绝缘栅双极晶体管、集电极与所述第一绝缘栅双极晶体管发射极连接的第二绝缘栅双极晶体管、发射极与所述第二绝缘栅双极晶体管发射极连接的第三绝缘栅双极晶体管以及负极与所述第三绝缘栅双极晶体管集电极连接的电容，所述电容的正极与所述第一绝缘栅双极晶体管集电极连接；单晶闸管并联在所述第二绝缘栅双极晶体管和所述第三绝缘栅双极晶体管串联的支路上。

6.如权利要求5所述的一种单晶闸管并联的半桥改进型MMC子模块拓扑结构，其特征在于，所述单晶闸管阳极连接所述第三绝缘栅双极晶体管的集电极，所述单晶闸管阴极连接所述第二绝缘栅双极晶体管的集电极。

7.一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构的控制方法，其特征在于，采用了如权利要求1-4任一项所述的半桥改进型MMC子模块拓扑结构，包括：

正常运行时，所述第三绝缘栅双极晶体管和所述第四绝缘栅双极晶体管始终处于导通状态，所述第六二极管受反向电压关断；所述第一绝缘栅双极晶体管导通，所述第二绝缘栅双极晶体管关断时，子模块处于投入状态，子模块向系统提供电压，电流正向时流通路径为第一二极管二极管和电容，电流反向时流通路径为电容和所述第一绝缘栅双极晶体管；所述第一绝缘栅双极晶体管关断，所述第二绝缘栅双极晶体管导通时，子模块处于切除状态，子模块向系统提供电压为0，电流正向时流通路径为所述第二绝缘栅双极晶体管，电流反向时通过第二二极管和第五二极管分流。

8.如权利要求7所述的一种半桥改进型MMC子模块拓扑结构的控制方法，其特征在于，直流输电系统发生双线短路故障时，故障按照如下两个阶段发展：

绝缘栅双极晶体管闭锁前阶段：此阶段内MMC变换器将按照正常运行时工作状态继续运行一段时间，子模块电容放电使得直流侧短路电流发展；系统反应故障阶段：此阶段绝缘栅双极晶体管闭锁，直流侧短路电流流经第六二极管、电容和第五二极管，短路电流对电容充电，子模块提供反向电压，阻断交流系统向短路点的馈能通路。

9.一种单晶闸管并联的半桥改进型MMC子模块拓扑结构的控制方法，其特征在于，采用了如权利要求5-6任一项所述的单晶闸管并联的半桥改进型MMC子模块拓扑结构，包括：

正常运行时，所述第三绝缘栅双极晶体管始终处于导通状态，单晶闸管处于断开状态；投入状态时，所述第一绝缘栅双极晶体管导通，所述第二绝缘栅双极晶体管关断，子模块向桥臂提供电压为电容电压；处于切除状态时，所述第一绝缘栅双极晶体管关断，所述第二绝缘栅双极晶体管导通，子模块向桥臂提供电压为0。

10.如权利要求9所述的一种单晶闸管并联的半桥改进型MMC子模块拓扑结构的控制方法，其特征在于，直流输电系统发生短路故障时，故障按照如下两个阶段发展：

第一阶段：所述第一绝缘栅双极晶体管和所述第二绝缘栅双极晶体管关断，所述第三绝缘栅双极晶体管导通，单晶闸管触发导通，短路电流将分流流过单晶闸管所在支路，以及所述第三绝缘栅双极晶体管和第二二极管；第二阶段：关断所述第三绝缘栅双极晶体管，此时短路电流仅流经单晶闸管。