[发明专利]三相模块化多电平换流器及其子模块中IGBT开路故障检测容错方法

摘要

三相模块化多电平换流器及其子模块中IGBT开路故障检测容错方法，属于电力电子领域，本发明为为了解决现有MMC发生开路故障都会导致整机无法工作的问题。本发明在换流器每个子模块中采用两个半桥功率单元相并联的方法，通过测量子模块的输出电压UA，同时对两个半桥功率单元中的IGBT施加一定的移相控制，最多只需半个交流周期即可定位出发生开路故障的IGBT，并且模块化多电平换流器可在任何子模块中任何一个IGBT发生开路故障时继续容错运行，解决了传统模块化多电平换流器可靠性低、经常需要停机维修的问题。此外，功率单元并联工作的形式能够降低IGBT的导通损耗，提高变换器电能变换的效率。

主权项

三相模块化多电平换流器，其特征在于，它包括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，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相下桥臂构成三相全桥拓扑结构，每个桥臂均由n个子模块和电感器L依次串联构成，n为大于或等于2的正整数；A相上桥臂的正极输出端、B相上桥臂的正极输出端和C相上桥臂的正极输出端相连，并作为三相模块化多电平换流器的正极端；A相下桥臂的负极输出端、B相下桥臂的负极输出端和C相下桥臂的负极输出端相连，并作为三相模块化多电平换流器的负极端；A相上桥臂的电感器L和A相下桥臂的电感器L连接在一起，并接三相交流电源的A相；B相上桥臂的电感器L和B相下桥臂的电感器L连接在一起，并接三相交流电源的B相；C相上桥臂的电感器L和C相下桥臂的电感器L连接在一起，并接三相交流电源的C相；每个子模块由第一功率单元1、第二功率单元2和电容C组成，第一功率单元1包括第一IGBT晶体管S1和第二IGBT晶体管S2；第二功率单元2包括第三IGBT晶体管S3和第四IGBT晶体管S4；第一IGBT晶体管S1的集电极同时与第三IGBT晶体管S3的集电极和电容C的一端相连；第一IGBT晶体管S1的发射极连接第二IGBT晶体管S2的集电极；第三IGBT晶体管S3的发射极连接第四IGBT晶体管S4的集电极；第二IGBT晶体管S2的发射极同时与第四IGBT晶体管S4的发射极和电容C的另一端相连，并作为子模块的负极端；第一IGBT晶体管S1的发射极和第三IGBT晶体管S3的发射极的连接线作为子模块的正极端；第一IGBT晶体管S1、第二IGBT晶体管S2、第三IGBT晶体管S3和第四IGBT晶体管S4均为带反并联二极管的IGBT。