[发明专利]一种改进的模块化多电平换流器基础电路

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种改进的模块化多电平换流器基础电路。

背景技术

模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC是电压源换流器高压直流输电VSC-HVDC在多电平领域的重要分支。与传统直流输电相比，电压源换流器高压直流输电VSC-HVDC具有以下主要优点：

（1）无需来自受端交流系统的换相电流，能够为无源网络供电；

（2）能够实现有功和无功快速独立的控制，有功和无功可实现四象限运行；

（3）能够为交流系统提供快速的无功支持，起到静态同步补偿器STATCOM的作用，静态同步补偿器STATCOM是柔性交流输电系统FACTS的一个重要组成部分，可动态无功补偿。

与两电平或三电平电压源换流器高压直流输电VSC-HVDC相比，模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC有以下主要优点：

（1）模块化设计，便于扩容；

（2）开关频率较低，开关损耗较小，等效开关频率较高；

（3）换流器交流侧出口电压谐波含量少，无需交流滤波器。

鉴于模块化多电平换流器MMC拓扑具有以上优良特性，国内外在建或规划中的多电平电压源换流器高压直流输电VSC-HVDC系统大多采用模块化多电平换流器MMC拓扑，但是模块化多电平换流器MMC拓扑需要大量的绝缘栅双极型晶体管IGBT，当系统电压等级相同时，模块化多电平换流器MMC使用的绝缘栅双极型晶体管IGBT的数量是两电平电压源换流器的两倍。

发明内容

针对上面技术背景中描述的模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC中绝缘栅双极型晶体管IGBT的使用量方面存在的问题，本发明提出了一种改进的模块化多电平换流器基础电路。

本发明的技术方案是，一种改进的模块化多电平换流器基础电路，其特征在于，所述基础电路包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和H桥双开关电路；

其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管与所述第一电容和第二电容串联后与第二绝缘栅双极型晶体管并联；

所述第一二极管与所述第一绝缘栅双极型晶体管反并联，用于保护第一绝缘栅双极型晶体管；

所述第二二极管与所述第二绝缘栅双极型晶体管反并联，用于保护第二绝缘栅双极型晶体管；

所述H桥双开关电路分别与输出电压正极和第一电容的负极连接。

所述H桥双开关电路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管和第三绝缘栅双极型晶体管；所述第三二极管和第四二极管串联；所述第五二极管和第六二极管串联；所述第三二极管的负极分别与所述第六二极管的负极和第三绝缘栅双极型晶体管的集电极连接；所述第四二极管的正极分别与所述第五二极管的正极和第三绝缘栅双极型晶体管的发射极连接；所述第三二极管的正极与输出端正极连接；所述第六二极管的正极与第一电容负极连接；所述H桥双开关电路用于实现H桥双开关电路双向导通。

所述基础电路输出包括三种电平状态。

所述基础电路包括四种运行状态。

本发明的有益效果是，一种改进的模块化多电平换流器基础电路应用于模块化多电平电压源换流器中，不仅可以实现直流电压的稳定和电容的平衡，而且减少了绝缘栅双极型晶体管IGBT数量和基础电路的数量，从而减少了换流站的占地面积。

附图说明

图1是模块化多电平换流器MMC的典型拓扑图；

图2是模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC中使用的半桥基础电路的电路图；

图3是本发明提供的一种改进的模块化多电平换流器基础电路的电路图；

图4是本发明提供的一种改进的模块化多电平换流器基础电路的电路图的等效图；

图5是本发明提供的一种改进的模块化多电平换流器基础电路的不同工作状态的电流流动方向；其中，（a)表示运行模式1；（b）表示运行模式2；（c）表示运行模式3；（d）表示运行模式4；

图6是本发明提供的一种改进的模块化多电平换流器基础电路的输出电压图。