[发明专利]一种混合型功率开关及其在柔性直流输电换流器中的应用

摘要

本发明公开了一种混合型功率开关及其在柔性直流输电换流器中的应用，其混合型功率开关由快速隔离的机械开关和双向电力电子开关串联后并联带有反并二极管的电力电子开关组成，兼具机械开关导通损耗低与电力电子器件开关特性好的优点。该混合型功率开关可以应用的子模块包括但不限定于全桥型子模块、自阻型子模块、半桥全桥混合型子模块、双子箝位型子模块、交错型子模块及上述子模块与其他不具有故障处理能力子模块的混合。含有混合开关的MMC拓扑可以通过闭锁子模块或产生负电平来限制直流短路电流，降低直流电网对直流断路器的响应速度与断流能力的要求，进而降低直流断路器的制造难度和生产成本。

主权项

一种应用于MMC的子模块结构，其特征在于：包括两个电容C1～C2、六个带有反并联二极管的功率开关管S1～S6以及一个混合型功率开关；其中，功率开关管S1的发射极与功率开关管S2的集电极相连并构成子模块结构的正极端，功率开关管S1的集电极与电容C1的正极和功率开关管S3的集电极相连，功率开关管S2的发射极与电容C1的负极、混合型功率开关的阴极以及功率开关管S4的集电极相连，功率开关管S3的发射极与混合型功率开关的阳极、电容C2的正极以及功率开关管S5的集电极相连，功率开关管S4的发射极与电容C2的负极和功率开关管S6的发射极相连，功率开关管S5的发射极与功率开关管S6的集电极相连并构成子模块结构的负极端；所述功率开关管S1～S6的基极均接收外部设备提供的开关控制信号；所述混合型功率开关包括一机械开关、一带有反并联二极管的功率开关管以及一双向电力电子开关；其中：机械开关的一端与所述功率开关管的集电极相连并构成所述混合型功率开关的阳极，机械开关的另一端与双向电力电子开关的一端相连，双向电力电子开关的另一端与所述功率开关管的发射极相连并构成所述混合型功率开关的阴极；所述的双向电力电子开关由两个带有反并联二极管的MOS管连接组成，两个MOS管的源极共连，两个MOS管的漏极分别作为双向电力电子开关的两端；所述功率开关管的基极、MOS管的栅极以及机械开关的控制极均接收外部设备提供的开关控制信号。