混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置制造方法及图纸

本申请涉及一种混合型模块化多电平换流器，包括半桥模组、全桥模组、三绕组变压器及开关电容模组，其中，半桥模组包括三相并联的第一半桥，每相第一半桥均包括串联的偶数个半桥子模块和偶数个第一电抗；全桥模组与半桥模组串联，包括三相并联的第二半桥，每相第二半桥均包括串联的偶数个全桥子模块和偶数个第二电抗；三绕组变压器被配置为：第一绕组与交流电网连接；第二绕组的三相分别与三相第一半桥的桥臂中点一一对应连接；第三绕组的三相分别与三相第二半桥的桥臂中点一一对应连接；开关电容模组与半桥模组及全桥模组均连接，用于根据控制信号动作，以清除模块化多电平换流器的故障电流。故障电流。故障电流。

【技术实现步骤摘要】
混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置


[0001]本申请涉及直流输配电
，特别是涉及一种混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置。

技术介绍

[0002]目前，基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流技术得到了快速的发展，且逐渐从输电层面向配电层面延伸。上述应用使得直流故障的清除技术已经成为影响直流电网发展的关键因素。由于直流断路器的成本与技术限制，通过改进MMC的拓扑结构来实现其故障自清除能力仍是直流故障清除领域的重要研究课题。
[0003]综合考虑传统MMC的研究现状，如何提出了一种新型的混合型MMC拓扑，以降低MMC换流站的构建成本与通态损耗，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种混合型模块化多电平换流器、控制方法及控制装置，以解决现有模块化多电平换流器换流站构建成本高、通态损耗高的问题。
[0005]本申请一方面提供了一种混合型模块化多电平换流器，包括半桥模组、全桥模组、三绕组变压器及开关电容模组，其中，所述半桥模组包括三相并联的第一半桥，每相所述第一半桥均包括串联的偶数个半桥子模块和偶数个第一电抗，且每相所述第一半桥的上下桥臂均配置相同数量的所述半桥子模块和相同数量的所述第一电抗；所述全桥模组与所述半桥模组串联，所述全桥模组包括三相并联的第二半桥，每相所述第二半桥均包括串联的偶数个全桥子模块和偶数个第二电抗，且每相所述第二半桥的上下桥臂均配置相同数量的所述全桥子模块和相同数量的所述第二电抗；所述三绕组变压器被配置为：第一绕组与交流电网连接；第二绕组的三相分别与三相所述第一半桥的桥臂中点一一对应连接，所述第二绕组用于将所述交流电网提供的交流电转换为第一交流电，为所述半桥模组供电；第三绕组的三相分别与三相所述第二半桥的桥臂中点一一对应连接，所述第三绕组用于将所述交流电网提供的交流电转换为第二交流电，为所述全桥模组供电；所述开关电容模组，与所述半桥模组及所述全桥模组均连接，用于根据控制信号动作，以清除所述模块化多电平换流器的故障电流。
[0006]于上述实施例提供的混合型模块化多电平换流器中，通过设置半桥模组与全桥模组，将混合型模块化多电平换流器所需配置的半桥子模块与全桥子模块分成串联的两部分，由于全桥子模块具备自故障电流清除能力，能够最大限度减少全桥子模块的配置，大幅降低构建成本和通态损耗，此外，通过设置的开关电容模组，根据控制信号动作以为半桥模组提供故障电流清除回路，弥补了半桥模组无法自行清除故障电流的缺陷，而且电路结构简单，控制方法成熟，保证了混合型模块化多电平换流器的安全稳定运行。
[0007]在其中一个实施例中，任一所述半桥子模块均包括2个第一可控开关单元串联的半桥电路及与所述半桥电路并联的第一电容；
[0008]所述第一可控开关单元包括可控开关管及与所述可控开关管反向并联的二极管。
[0009]在其中一个实施例中，任一所述全桥子模块均包括2个并联连接的所述半桥电路及与所述半桥电路并联的第二电容。
[0010]在其中一个实施例中，所述开关电容模组包括第一刀闸、第二刀闸及由第二可控开关单元及第三电容串联组成的隔离支路；
[0011]所述隔离支路通过所述第一刀闸与所述全桥模组并联连接，用于清除所述模块化多电平换流器的故障电流；
[0012]所述第二刀闸被配置为：第一端与所述第一刀闸及所述隔离支路均连接，第二端与直流电网连接；
[0013]所述开关电容模组被配置为：
[0014]若所述模块化多电平换流器稳态运行，控制所述第一刀闸及所述第二刀闸均闭合，并控制所述第二可控开关单元关断，使得所述模块化多电平换流器正常工作；
[0015]若所述模块化多电平换流器出现故障电流，控制各所述第一可控开关单元均闭锁，并控制所述第二可控开关单元闭合，同时控制所述第一刀闸断开，为所述第三电容充电；
[0016]若所述第三电容的充电电流小于或等于预设阈值，控制所述第二可控开关单元关断，并控制所述第二刀闸断开，从而清除故障电流。
[0017]在其中一个实施例中，每相所述第二半桥的上下桥臂均包括1个所述全桥子模块。
[0018]在其中一个实施例中，每相所述第一半桥中所述半桥子模块的数量N根据以下公式计算：
[0019][0020]其中，V
dc
为所述直流电网额定电压，V
FB
为所述全桥子模块的额定输出电压，V
HB
为所述半桥子模块的额定输出电压。
[0021]在其中一个实施例中，所述第三电容容值C根据以下公式计算：
[0022][0023]其中，t1为闭锁所述模块化多电平换流器的时刻，t2为断开所述第一刀闸的时刻，I
dc_F
为所述时刻t1到所述时刻t2期间所述故障电流的平均值，U
ac_FB
为所述全桥模组的交流侧电压。
[0024]本申请第二方面提供了一种混合型模块化多电平换流器控制方法，用于控制前述实施例中任一项所述的混合型模块化多电平换流器，所述方法包括：
[0025]获取所述模块化多电平换流器的故障电流信息；
[0026]根据所述故障电流信息生成开关动作信号，控制第一可控开关单元及第二可控开关单元动作，以清除故障电流。
[0027]于上述实施例提供的控制方法中，根据混合型模块化多电平换流器的故障电流信息作为开关动作的触发信号，当检测到故障电流时立即生成对应的开关控制信号，控制对应的可控开关单元工作，能够快速清除故障电流，控制方法简单有效。
[0028]在其中一个实施例中，所述根据所述故障电流信息生成开关动作信号，控制所述第一可控开关单元及所述第二可控开关单元动作，以清除故障电流的步骤，包括：
[0029]根据所述故障电流信息生成第一可控开关单元闭锁控制信号及第二可控开关单元导通触发控制信号，控制各个所述第一可控开关单元均闭锁和控制所述第二可控开关单元导通，断开同时控制第一刀闸断开，所述半桥模组开始为第三电容充电；
[0030]当所述第三电容充电电流降为零，控制所述第二可控开关单元关断，同时控制第二刀闸断开。
[0031]本申请第三方面提供了一种混合型模块化多电平换流器控制装置，用于控制清除所述模块化多电平换流器的故障电流，包括：故障电流信息获取模块及控制模块，其中，所述故障电流信息获取模块用于获取所述模块化多电平换流器的直流侧故障电流信息；所述控制模块用于根据所述故障电流信息生成第一可控开关单元闭锁控制信号及第二可控开关单元导通触发控制信号，控制各个所述第一可控开关单元均闭锁和控制所述第二可控开关单元导通，以控制所述模块化多电平换流器清除故障电流。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合型模块化多电平换流器，其特征在于，包括：半桥模组，包括三相并联的第一半桥，每相所述第一半桥均包括串联的偶数个半桥子模块和偶数个第一电抗，且每相所述第一半桥的上下桥臂均配置相同数量的所述半桥子模块和相同数量的所述第一电抗；全桥模组，与所述半桥模组串联，所述全桥模组包括三相并联的第二半桥，每相所述第二半桥均包括串联的偶数个全桥子模块和偶数个第二电抗，且每相所述第二半桥的上下桥臂均配置相同数量的所述全桥子模块和相同数量的所述第二电抗；三绕组变压器，被配置为：第一绕组与交流电网连接；第二绕组的三相分别与三相所述第一半桥的桥臂中点一一对应连接，所述第二绕组用于将所述交流电网提供的交流电转换为第一交流电，为所述半桥模组供电；第三绕组的三相分别与三相所述第二半桥的桥臂中点一一对应连接，所述第三绕组用于将所述交流电网提供的交流电转换为第二交流电，为所述全桥模组供电；开关电容模组，与所述半桥模组及所述全桥模组均连接，用于根据控制信号动作，以清除所述模块化多电平换流器的故障电流。2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器，其特征在于，任一所述半桥子模块均包括2个第一可控开关单元串联的半桥电路及与所述半桥电路并联的第一电容；所述第一可控开关单元包括可控开关管及与所述可控开关管反向并联的二极管。3.根据权利要求2所述的模块化多电平换流器，其特征在于，任一所述全桥子模块均包括2个并联连接的所述半桥电路及与所述半桥电路并联的第二电容。4.根据权利要求3所述的模块化多电平换流器，其特征在于，所述开关电容模组包括第一刀闸、第二刀闸及由第二可控开关单元及第三电容串联组成的隔离支路；所述隔离支路通过所述第一刀闸与所述全桥模组并联连接，用于清除所述模块化多电平换流器的故障电流；所述第二刀闸被配置为：第一端与所述第一刀闸及所述隔离支路均连接，第二端与直流电网连接；所述开关电容模组被配置为：若所述模块化多电平换流器稳态运行，控制所述第一刀闸及所述第二刀闸均闭合，并控制所述第二可控开关单元关断，使得所述模块化多电平换流器正常工作；若所述模块化多电平换流器出现故障电流，控制各所述第一可控开关单元均闭锁，并控制所述第二可控开关单元闭合，同时控制所述第一刀闸断开，为所述第三电容充电；若所述第三电容的充电电流小于或等于预设阈值，控制所述第二可控开关单元关断，并控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国伟，孙谦浩，赵宇明，王静，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：