模塊化多電平換流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型屬于電力電子領(lǐng)域，特別涉及模塊化多電平換流器。
【背景技術(shù)】
[0002]模塊化多電平換流器是近幾年備受關(guān)注的一種新型適用于高壓應(yīng)用場(chǎng)合的換流器，它采用子模塊級(jí)聯(lián)的方式，通過(guò)分別控制每個(gè)子模塊的狀態(tài)，可以使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，從而降低輸出電壓中的諧波含量，它的出現(xiàn)解決了兩電平電壓源換流器存在的串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]采用半橋子模塊為基本功率單元的模塊化換流器在發(fā)生直流雙極短路故障后，由于二極管的續(xù)流效應(yīng)，不能依靠自身快速控制實(shí)現(xiàn)直流故障自清除。采用全橋子模塊為基本功率單元的模塊化換流器能夠?qū)崿F(xiàn)直流雙極短路故障清除，但I(xiàn)GBT的數(shù)量增加了一倍，造價(jià)和開關(guān)損耗均較大。為了減少造價(jià)，一種換流器及其控制方法(專利申請(qǐng)階段，申請(qǐng)公布號(hào):201310179826.4)提出了采用類全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的換流器，IGBT的數(shù)量也需要增加了一半，造價(jià)相對(duì)全橋子模塊減少，但開關(guān)損耗仍較大。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)性，換流器的造價(jià)及運(yùn)行損耗是重要的考核指標(biāo)，因此有必要提出一種造價(jià)及運(yùn)行損耗均較優(yōu)，同時(shí)具有直流雙極短路故障清除能力的換流器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的，在于提供模塊化多電平換流器，本模塊化多電平換流器造價(jià)及運(yùn)行損耗均較優(yōu)，同時(shí)具有直流雙極短路故障清除能力。
[0006]為了達(dá)成上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:模塊化多電平換流器，包括至少一個(gè)相單元，所述相單元包括第一橋臂和第二橋臂；
[0007]所述第一橋臂一端為第一直流端點(diǎn)P，另一端用于連接交流端點(diǎn)；
[0008]所述第二橋臂一端為第二直流端點(diǎn)N，另一端也用于連接交流端點(diǎn)；
[0009]所述第一橋臂包括至少兩個(gè)儲(chǔ)能子模塊和至少一個(gè)電抗器，所述儲(chǔ)能子模塊和電抗器相串聯(lián)；
[0010]所述第二橋臂包括至少兩個(gè)儲(chǔ)能子模塊和至少一個(gè)電抗器，所述儲(chǔ)能子模塊和電抗器相串聯(lián)；
[0011]所述第一橋臂和第二橋臂采用下述兩種方案之一:
[0012]i)所述第一橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊SFBSM，用于直流故障電流隔離；同時(shí)所述第二橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用半橋子模塊HBSM ;
[0013]ii)或者，所述第一橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用半橋子模塊HBSM ;同時(shí)所述第二橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊(SFBSM)，用于直流故障電流隔離。
[0014]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述相單元為三個(gè)，分別為第一相單元、第二相單元和第三相單元；
[0015]所述第一相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第一相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)A連接；
[0016]所述第二相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)B連接，第二相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)B連接；
[0017]所述第三相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第三相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)C連接。
[0018]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述第一橋臂或第二橋臂還包括串聯(lián)接入的至少一個(gè)阻尼模塊DSM ;所述阻尼模塊DSM由可關(guān)斷器件、二極管、電阻并聯(lián)組成；所述可關(guān)斷器件二極管反向并聯(lián)，電阻R和可關(guān)斷器件并聯(lián)；
[0019]第一橋臂中所述阻尼模塊DSM的二極管的陰極指向交流端點(diǎn)；第二橋臂中所述阻尼模塊DSM的二極管的陽(yáng)極指向交流端點(diǎn)。
[0020]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述阻尼模塊DSM還包括與電阻并聯(lián)的用于保護(hù)可關(guān)斷器件的避雷器。
[0021]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)相單元正常運(yùn)行時(shí)，所述阻尼模塊DSM中的可關(guān)斷器件一直處于開通狀態(tài)。
[0022]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，當(dāng)檢測(cè)到直流故障發(fā)生時(shí)，所有可關(guān)斷器件立刻關(guān)斷。
[0023]本實(shí)用新型的相單元中，一個(gè)橋臂的儲(chǔ)能子模塊使用具有直流故障電流隔離能力的全橋子模塊(FBSM)或類全橋子模塊(SFBSM)、另一個(gè)橋臂的儲(chǔ)能子模塊全部米用半橋子模塊(HBSM)，相對(duì)采用半橋子模塊的模塊化多電平換流器，最優(yōu)情況下可關(guān)斷器件的數(shù)量?jī)H需要增加了四分之一且相單元中僅有一個(gè)橋臂的開關(guān)損耗增加，在具有較高經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)仍然具有直流線路故障隔離能力。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0025](I)采用本實(shí)用新型提供的換流器的橋臂中不存在半橋子模塊與具有直流故障電流隔離能力的子模塊混合的情況，避免了具有直流故障電流隔離能力的子模塊在閥側(cè)接地故障時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)電壓?jiǎn)栴}；
[0026](2)最優(yōu)情況下，相對(duì)完全基于半橋子模塊的模塊化多電平換流器，可關(guān)斷器件的數(shù)量?jī)H需要增加了四分之一，且正常運(yùn)行時(shí)僅有一個(gè)橋臂的開關(guān)損耗增加。
[0027](3)采用本實(shí)用新型提供的換流器相單元的第一或第二橋臂全部采用半橋子模塊時(shí)仍具有直流故障隔離能力；
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本實(shí)用新型提供的三相換流器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2a是半橋子模塊(HBSM)結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0030]圖2b是半橋子模塊(HBSM)結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0031]圖3是全橋子模塊(FBSM)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4a是類全橋子模塊(SFBSM)結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0033]圖4b是類全橋子模塊(SFBSM)結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0034]圖5是阻尼模塊(DSM)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖6是本實(shí)用新型提供的包含阻尼模塊的換流器相單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本模塊化多電平換流器，包括至少一個(gè)相單元，所述相單元包括第一橋臂和第二橋臂；所述第一橋臂一端為第一直流端點(diǎn)P，另一端用于連接交流端點(diǎn)；所述第二橋臂一端為第二直流端點(diǎn)N，另一端也用于連接交流端點(diǎn)；所述第一橋臂包括至少兩個(gè)儲(chǔ)能子模塊和至少一個(gè)電抗器，所述儲(chǔ)能子模塊和電抗器相串聯(lián)；所述第二橋臂包括至少兩個(gè)儲(chǔ)能子模塊和至少一個(gè)電抗器，所述儲(chǔ)能子模塊和電抗器相串聯(lián)；所述第一橋臂和第二橋臂采用下述兩種方案之一:i)所述第一橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊SFBSM，用于直流故障電流隔離；同時(shí)所述第二橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用半橋子模塊HBSM ;ii)或者，所述第一橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用半橋子模塊HBSM ;同時(shí)所述第二橋臂中的儲(chǔ)能子模塊采用全橋子模塊FBSM或類全橋子模塊(SFBSM)，用于直流故障電流隔離。
[0039]作為優(yōu)選方案，所述相單元為三個(gè)，分別為第一相單元、第二相單元和第三相單元；所述第一相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第一相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)A連接；所述第二相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)B連接，第二相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)B連接；所述第三相單元的第一橋臂的另一端與交流端點(diǎn)A連接，第三相單元的第二橋臂的另一端也與交流端點(diǎn)C連接。所述第一橋臂或第二橋臂還包括串聯(lián)接入的至少一個(gè)阻尼模塊DSM ;所述阻尼模塊DSM由可關(guān)斷器件、二極管、電阻并聯(lián)組成；所述可關(guān)斷器件二極管反向并聯(lián)，電阻R和可關(guān)斷器件并聯(lián)；第一橋臂中所述阻尼模塊DSM的二極管的陰極指向交流端點(diǎn)；第二橋臂中所述阻尼模塊