[发明专利]一种具备零直流电压故障穿越能力的MMC及其设计方法

摘要

本发明公开了一种具备零直流电压故障穿越能力的MMC及其设计方法。综合半桥子模块成本低、运行效率高及全桥子模块可输出负电平的优势，采用本发明所提出的零直流电压故障穿越方案，根据半桥子模块与全桥子模块额定电压，并结合MMC直流侧额定电压及交流侧相电压峰值，计算出半桥和全桥子模块配置个数；得到的MMC可在保证其能实现零直流电压故障穿越的前提下，有效降低变换器成本及提高变换器的运行效率。本发明提出的技术方案并不局限于半桥子模块和全桥子模块的组合，还可以是半桥子模块和其它能在非闭锁状态下输出正、负及零三类电平的子模块的组合，比如交叉连接双半桥子模块。

主权项

一种具备零直流电压故障穿越能力的MMC的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定MMC由两种拓扑结构的子模块组成，分别表示为第一子模块和第二子模块；其中，第一子模块确定为半桥子模块，以降低MMC的设计成本及提高其运行效率；第二子模块需满足如下条件：能在非闭锁状态下输出正、负及零三类电平，使MMC具备零直流电压穿越能力；(2)确定零直流电压故障穿越方案；其中，穿越方案遵循以下原则：所有半桥子模块均旁路，同相上、下桥臂的第二子模块总输出电压等大反相，下桥臂第二子模块总输出电压为该相瞬时电压值，同桥臂第二子模块只能输出正电平及零电平，或者负电平及零电平；第二子模块投切原则满足如下条件：(A1)需追加投入子模块时，如果当前桥臂电流对子模块中电容充电，应投入原处于切除状态的电压较低的第二子模块；反之，应投入原处于切除状态的电压较高的第二子模块；(A2)需追加切除子模块时，如果当前桥臂电流对子模块电容充电，应切除原处于投入状态的电压较高的第二子模块；反之，应切除原处于投入状态的电压较低的第二子模块；(3)根据步骤(2)确定的零直流电压故障穿越方案，确定第一子模块和第二子模块的个数，以使得MMC在可实现零直流电压故障穿越的同时成本最低及运行效率最高，完成MMC的设计；其中，半桥子模块的个数满足如下条件：单桥臂中半桥子模块总投入电压为直流侧额定电压与交流侧相电压峰值之差；第二子模块的个数满足如下条件：单桥臂中第二子模块最大总投入电压为交流相电压的峰值。