[发明专利]一种基于常通型器件的模块化多电平变流器损耗降低方法

说明书

本发明公开了一种基于常通型器件的模块化多电平变流器损耗降低方法，涉及多电平电力电子变流技术。该方法将常通型器件与子模块内部的卸荷电阻串联。在模块化多电平变流器启动过程中，无论取能电路是否为常通型器件的驱动电路提供电源，常通型器件都保持导通状态，卸荷电阻与子模块电容并联，保持子模块电容电压在启动过程中的静态平衡；在模块化多电平变流器的正常运行中，常通型器件在驱动电路的控制下保持关断，消除卸荷电阻上的损耗；在模块化多电平变流器的停机中，不论取能电路是否为常通型器件的驱动电路提供电源，常通型器件都保持导通状态，对子模块进行放电。本发明还提出了常通型器件的选择方法和卸荷电阻的阻值选择方法。

技术领域

本发明涉及多电平电力电子变流技术领域，具体涉及一种基于常通型器件的模块化多电平变流器损耗降低方法。

背景技术

相对于传统的两电平和三电平换流器，模块化多电平换流器(ModularMultilevel Converter，MMC)具有效率高、输出交流电压谐波小、正弦度高、高度模块化等特点，因此模块化多电平换流器在高电压、大功率的场合应用越来越广泛，在柔性直流输电、电机驱动等领域也具有广阔的前景。

MMC在启动过程中为了保持子模块的静态电压平衡，在停机过程中为了对子模块进行放电，因此，需要在子模块电容两端并联卸荷电阻。但是，MMC转入正常运行之后，子模块电容电压在电容电压平衡控制下保持平衡，因此在这个阶段不需要卸荷电阻，但是卸荷电阻仍然在消耗功率，造成不必要的损耗。

近些年来，针对减小MMC子模块内部卸荷电阻上的损耗的文献，采用斩波电阻和可变功率的取能电路来保持MMC启动过程中的电容电压静态平衡；此外，通过在子模块电容两端并联较大的卸荷电阻进行放电，从而达到减小在MMC正常运行时减小卸荷电阻上损耗的目的。但已有的方法有不足如下：1)无法完全消除卸荷电阻上的损耗；2)控制系统较为复杂，需要阀基控制器和子模块控制器之间的通信；3)由于子模块卸荷电阻较大，在MMC停机过程中需要更长的时间对子模块进行放电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于常通型器件的模块化多电平变流器损耗降低方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于降低模块化多电平变流器损耗的电路结构，包括常通型器件，所述常通型器件与所述的模块化多电平变流器的子模块内部的卸荷电阻串联；

在所述模块化多电平变流器启动过程中，常通型器件保持导通；在模块化多电平变流器运行过程中，常通型器件保持关断；在模块化多电平变流器停机过程中，常通型器件保持导通。

可选地，将所述子模块的内部的卸荷电阻的下端与电容负极断开；所述常通型器件受其驱动电路控制，所述驱动电路的信号输入连接至子模块控制器，驱动电路由子模块内部的取能电路供电。

可选地，所述常通型器件为S i C的JFET器件。

可选地，所述卸荷电阻的阻值受模块化多电平变流器启动过程子模块电容电压静态平衡约束和/或模块化多电平变流器停机过程子模块放电时间的约束。

一种模块化多电平变流器损耗降低方法，包括以下步骤：

将常通型器件与所述模块化多电平变流器的子模块内部的卸荷电阻串联，

在模块化多电平变流器启动过程中，常通型器件保持导通；

在模块化多电平变流器运行过程中，常通型器件保持关断，消除卸荷电阻上的损耗；

在模块化多电平变流器停机过程中，常通型器件保持导通，通过卸荷电阻对子模块进行放电。

可选地，将所述子模块的内部的卸荷电阻的下端与电容负极断开；所述常通型器件受其驱动电路控制，所述驱动电路的信号输入连接至子模块控制器，驱动电路由子模块内部的取能电路供电。