【技术实现步骤摘要】
本申请涉及变换器，特别是涉及一种混合桥臂及其控制方法、半桥电路及电流源型变换器。
技术介绍
1、电流源型变换器是变换器的一种，其单位占地容量高，并可不停机有效处理直流短路故障，在风电送出和海上风电组网等应用中有显著技术优势。
2、传统的电流源型变换器的拓扑为器件直串结构。其中，桥臂由功率半导体器件直接串联组成，两组桥臂串联形成半桥，三组半桥并联形成电流源型变换器的电力电子部分。桥臂的开关状态维持不变时，注入电流在桥臂的导通压降上产生导通损耗；桥臂的开关状态切换时，器件主动关断完成电流转移。组成桥臂的功率半导体器件不能兼顾关断能力和导通压降，因此变换器运行效率和运行范围的同时优化存在矛盾，导致传统的电流源型变换器工作性能存在约束上限。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对传统的电流源型变换器工作性能存在约束上限的技术问题，提供一种能够提高电流源型变换器工作性能约束上限的混合桥臂及其控制方法、半桥电路及电流源型变换器。
2、第一方面，本申请提供了一种混合桥臂，应用于电流源型变换器；
3、所述混合桥臂包括并联的导通压降优化桥臂和关断电流优化桥臂，所述导通压降优化桥臂的导通压降小于所述关断电流优化桥臂的导通压降，所述关断电流优化桥臂的电流关断能力高于所述导通压降优化桥臂的电流关断能力。
4、在其中一个实施例中，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的结构不同。
5、在其中一个实施例中，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂
6、在其中一个实施例中，所述导通压降优化桥臂包括第一类逆阻全控型功率半导体器件，所述第一类逆阻全控型功率半导体器件为导通压降小于预设导通压降阈值的逆阻全控型功率半导体器件。
7、在其中一个实施例中，一个所述导通压降优化桥臂中，包括多个所述第一类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
8、在其中一个实施例中，所述导通压降优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
9、在其中一个实施例中，所述关断电流优化桥臂包括第二类逆阻全控型功率半导体器件，所述第二类逆阻全控型功率半导体器件为关断电流大于预设关断电流阈值，或关断损耗低于预设关断损耗阈值的逆阻全控型功率半导体器件。
10、在其中一个实施例中，一个所述关断电流优化桥臂中，包括多个所述第二类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
11、在其中一个实施例中，所述关断电流优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
12、在其中一个实施例中，混合桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述并联的导通压降优化桥臂和关断电流优化桥臂串联。
13、在其中一个实施例中，所述保护电路为电抗器。
14、在其中一个实施例中，混合桥臂还包括控制器，所述控制器连接所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂，用于控制所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的导通状态。
15、在其中一个实施例中，混合桥臂还包括串联均压电路，所述串联均压电路与所述混合桥臂中的功率半导体器件并联。
16、在其中一个实施例中，所述串联均压电路包括动态均压电路、静态均压电路和电压箝位电路，所述动态均压电路、所述静态均压电路和所述电压箝位电路均与所述功率半导体器件并联。
17、在其中一个实施例中，所述动态均压电路包括动态均压电阻和动态均压电容，所述动态均压电阻和所述动态均压电容串联形成的结构与所述功率半导体器件并联。
18、在其中一个实施例中，所述动态均压电路还包括二极管，所述二极管与所述动态均压电阻并联。
19、在其中一个实施例中，混合桥臂还包括并联均流电路，所述并联均流电路与所述导通压降优化桥臂或所述关断电流优化桥臂中的功率半导体器件串联。
20、在其中一个实施例中，所述并联均流电路包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述导通压降优化桥臂中不同支路上的功率半导体器件串联；或者，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述关断电流优化桥臂中不同支路上的功率半导体器件串联；所述第一绕组和所述第二绕组反向耦合。
21、第二方面，本申请提供了一种混合桥臂的控制方法，所述方法包括：
22、在混合桥臂开通时，控制关断电流优化桥臂开通；
23、在所述关断电流优化桥臂完成开通进入导通状态后，控制导通压降优化桥臂开通；
24、在所述导通压降优化桥臂完成开通进入导通状态后，控制所述关断电流优化桥臂关断；
25、以及，
26、在所述混合桥臂关断时，控制所述关断电流优化桥臂开通；
27、控制所述导通压降优化桥臂关断；
28、在所述导通压降优化桥臂完成关断后，控制所述关断电流优化桥臂关断。
29、在其中一个实施例中，所述方法还包括：
30、在所述混合桥臂开通时，控制所述关断电流优化桥臂开通；
31、在所述关断电流优化桥臂完成开通进入导通状态后，控制所述导通压降优化桥臂开通，所述关断电流优化桥臂和所述导通压降优化桥臂同时通流；
32、以及，
33、在所述混合桥臂关断时，控制所述导通压降优化桥臂关断；
34、在所述导通压降优化桥臂完成关断后，控制所述关断电流优化桥臂关断。
35、在其中一个实施例中，所述方法还包括：
36、在所述混合桥臂开通时，控制所述导通压降优化桥臂开通；
37、以及，
38、在所述混合桥臂关断时，控制所述关断电流优化桥臂开通；
39、在所述关断电流优化桥臂完成开通进入导通状态后，控制所述导通压降优化桥臂关断；
40、在所述导通压降优化桥臂完成关断后，控制所述关断电流优化桥臂关断。
41、在其中一个实施例中，所述方法还包括：
42、在所述混合桥臂开通时，控制所述导通压降优化桥臂开通；
43、在所述导通压降优化桥臂完成开通进入导通状态后，控制所述关断电流优化桥臂开通，所述关断电流优化桥臂和所述导通压降优化桥臂同时通流；
44、以及，
45、在所述混合桥臂关断时，控制所述导通压降优化桥臂关断；
46、在所述导通压降优化桥臂完成关断后，控制所述关断电流优化桥臂关断。
47、第三方面，本申请提供了一种半桥电路，包括串联的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂中，至少有一个桥臂为如上述的混合桥臂。
48、第四方面，本申请提供了一种电流源型变换器，包括如上述的半桥电路。
49、上述混合桥臂及其控制方法、半桥电路及电流源型变换器，电流源型变换器的混合桥臂包括并联的导通压降优化桥臂和关断电流优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合桥臂，其特征在于，应用于电流源型变换器；
2.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的结构不同。
3.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂均为可关断桥臂。
4.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂包括第一类逆阻全控型功率半导体器件，所述第一类逆阻全控型功率半导体器件为导通压降小于预设导通压降阈值的逆阻全控型功率半导体器件。
5.根据权利要求4所述的混合桥臂，其特征在于，一个所述导通压降优化桥臂中，包括多个所述第一类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
6.根据权利要求4所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
7.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述关断电流优化桥臂包括第二类逆阻全控型功率半导体器件，所述第二类逆阻全控型功率半导体器件为关断电流大于预设关断电流阈
8.根据权利要求7所述的混合桥臂，其特征在于，一个所述关断电流优化桥臂中，包括多个所述第二类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
9.根据权利要求7所述的混合桥臂，其特征在于，所述关断电流优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
10.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路与所述并联的导通压降优化桥臂和关断电流优化桥臂串联。
11.根据权利要求10所述的混合桥臂，其特征在于，所述保护电路为电抗器。
12.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂，用于控制所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的导通状态。
13.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括串联均压电路，所述串联均压电路与所述混合桥臂中的功率半导体器件并联。
14.根据权利要求13所述的混合桥臂，其特征在于，所述串联均压电路包括动态均压电路、静态均压电路和电压箝位电路，所述动态均压电路、所述静态均压电路和所述电压箝位电路均与所述功率半导体器件并联。
15.根据权利要求14所述的混合桥臂，其特征在于，所述动态均压电路包括动态均压电阻和动态均压电容，所述动态均压电阻和所述动态均压电容串联形成的结构与所述功率半导体器件并联。
16.根据权利要求15所述的混合桥臂，其特征在于，所述动态均压电路还包括二极管，所述二极管与所述动态均压电阻并联。
17.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括并联均流电路，所述并联均流电路与所述导通压降优化桥臂或所述关断电流优化桥臂中的功率半导体器件串联。
18.根据权利要求17所述的混合桥臂，其特征在于，所述并联均流电路包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述导通压降优化桥臂中不同支路上的功率半导体器件串联；或者，所述第一绕组和所述第二绕组分别与所述关断电流优化桥臂中不同支路上的功率半导体器件串联；所述第一绕组和所述第二绕组反向耦合。
19.一种混合桥臂的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
23.一种半桥电路，其特征在于，包括串联的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂中，至少有一个桥臂为如权利要求1-17中任一项所述的混合桥臂。
24.一种电流源型变换器，其特征在于，包括如权利要求23所述的半桥电路。
25.根据权利要求24所述的电流源型变换器，其特征在于，所述半桥电路的数量为三个，各所述半桥电路并联。
...【技术特征摘要】
1.一种混合桥臂，其特征在于，应用于电流源型变换器；
2.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的结构不同。
3.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂均为可关断桥臂。
4.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂包括第一类逆阻全控型功率半导体器件，所述第一类逆阻全控型功率半导体器件为导通压降小于预设导通压降阈值的逆阻全控型功率半导体器件。
5.根据权利要求4所述的混合桥臂，其特征在于，一个所述导通压降优化桥臂中，包括多个所述第一类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
6.根据权利要求4所述的混合桥臂，其特征在于，所述导通压降优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第一类逆阻全控型功率半导体器件串联。
7.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，所述关断电流优化桥臂包括第二类逆阻全控型功率半导体器件，所述第二类逆阻全控型功率半导体器件为关断电流大于预设关断电流阈值，或关断损耗低于预设关断损耗阈值的逆阻全控型功率半导体器件。
8.根据权利要求7所述的混合桥臂，其特征在于，一个所述关断电流优化桥臂中，包括多个所述第二类逆阻全控型功率半导体器件，各所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
9.根据权利要求7所述的混合桥臂，其特征在于，所述关断电流优化桥臂还包括保护电路，所述保护电路与所述第二类逆阻全控型功率半导体器件串联。
10.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路与所述并联的导通压降优化桥臂和关断电流优化桥臂串联。
11.根据权利要求10所述的混合桥臂，其特征在于，所述保护电路为电抗器。
12.根据权利要求1所述的混合桥臂，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂，用于控制所述导通压降优化桥臂和所述关断电流优化桥臂的导通状...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓光，于克凡，单云海，代安琪，江淘莎，郭心铭，谭开东，李金元，柴语兵，
申请(专利权)人：北京怀柔实验室，
类型：发明
国别省市：
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