[实用新型]六开关组MMC混合变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及模块组合多电平变换器（MMC）领域，具体涉及一种六开关组MMC混合变换器。

背景技术

随着分布式发电和高压直流输电的不断发展，越来越多的低压直流电源和低压交流电源直接接入高压直流电网中。目前功率变换器正向小型化、高可靠性和低损耗方向发展，在这种趋势下出现两种改进变换器的方向：减少无源器件或者改进变换器拓扑结构。单相六开关变换器可以将直流电源与交流电源直接与直流电源连接，单相六开关变换器相对于传统的八开关变换器减少了两个开关及相应的驱动电路，在考虑成本与体积的应用中占有一定的优势。然而，六开关变换器的单相输入交流转换为三电平。此外，六个开关中每个开关承受的电压应力为直流母线电压的一半，且存在六个开关的均压问题，这极大的限制了单相六开关变换器在高压和大功率场合的应用。

近年来，多电平变换技术得到不断推广，并已成功应用在诸如高压直流输电、电力传动、有源滤波、静止同步补偿等工业领域，目前常见的电压型多电平变换器拓扑大致可分为箱位型和单元级联型两大类。模块组合多电平变换器（Modular Multilevel Converter，MMC）作为一种新型的多电平拓扑，除了具有传统多电平变换器的优点，模块组合多电平变换器采用模块化结构设计，便于系统扩容和冗余工作；具有不平衡运行能力、故障穿越和恢复能力，系统可靠性高；由于具有公共直流母线，模块组合多电平变换器尤其适用于高压直流输电系统应用。然而，当多个直流电源和交流电源通过MMC变换器接入电网时，需要多套MMC变换器，这极大的增加了工程成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种六开关组MMC混合变换器。

本实用新型采用的技术方案是：

六开关组MMC混合变换器，包括交流输入电源、交流输入电感、第一直流电源、第一直流输入电感、第二直流电源、第二直流输入电感、第一桥臂、第二桥臂和负载；所述第一桥臂和第二桥臂均各自由上开关组、中开关组、下开关组、第一桥臂电感、第二桥臂电感串联而成；第一桥臂的上开关组由N个功率开关单元串联而成，第一桥臂的中开关组由N个功率开关单元串联而成，第一桥臂的下开关组由N个功率开关单元串联而成，第二桥臂的上开关组由N个功率开关单元串联而成，第二桥臂的中开关组由N个功率开关单元串联而成，第二桥臂的下开关组由N个功率开关单元串联而成；N为正整数。

进一步地，所述第一桥臂的第一桥臂电感和第二桥臂电感由耦合电感替代，第二桥臂的第一桥臂电感和第二桥臂电感由耦合电感替代。

进一步地，所述第一桥臂的上开关组的下端与第一桥臂的第一桥臂电感的一端连接，第一桥臂的第一桥臂电感的另一端与第一桥臂的中开关组的上端连接，第一桥臂的中开关组的下端与第一桥臂的第二桥臂电感的一端连接，第一桥臂的第二桥臂电感的另一端与第一桥臂的下开关组的上端连接；第二桥臂的结构与第一桥臂的结构完全一致；交流输入电源的一端与第一桥臂的中开关组的上端连接，交流输入电源的一端与交流输入电感的一端连接，交流输入电感的另一端与第二桥臂的中开关组的上端连接；第一直流电源的正极与第一直流输入电感的一端连接，第一直流输入电感的另一端与第一桥臂的中开关组的下端连接；第二直流电源的正极与第二直流输入电感的一端连接，第二直流输入电感的另一端与第二桥臂的中开关组的下端连接；第一桥臂的上开关组的上端与第二桥臂的上开关组的上端、负载的一端连接，负载的另一端与第一桥臂的下开关组的下端、第二桥臂的下开关组的下端、地端连接。

进一步地，所述功率开关单元包括第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管和电容；其中，电容的正极与第一开关管的集电极、第一二极管的阴极连接，第一开关管的发射极与第一二极管的阳极、第二开关管的集电极、第二二极管的阴极连接，第二开关管的发射极与第二二极管的阳极、电容的负极连接；第二开关管的集电极作为第一输出端，第二开关管的发射极作为第二输出端。

进一步地，所述每个开关组的第j个功率开关单元的第二输出端与第j+1个功率开关单元的第一输出端连接，其中j的取值为1～N-1。