[实用新型]具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统保护控制领域，尤其涉及具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路。

背景技术

传统以三相半桥为主电路的电能质量综合补偿装置输出电压电平数受到限制并且对负序电流的补偿能力有限，导致其最终的补偿结果并不能达到所要求的效果，并且其开关频率较高、损耗大。有时为了提高系统的耐压，需要多个开关器件串联分压，但这会带来开关器件动作一致性和均压等问题。

国家知识产权局2015-5-13公布的一项实用新型专利申请(申请号：201410848005X名称：具有直流故障限流能力MMC换流器改进结构及隔离方法)公开了一种具有直流故障限流能力的MMC换流器，包括限流模块，可控开关，电阻和直流断路器。在直流侧发生故障时，通过快速、全面的故障限流，降低了对直流断路器的动作速度和切除容量的要求。其缺陷在于所需器件多样，耐压值低，直流断路器反应时间长，动作频率高，对器件损耗大。在直流侧短路时，由于二极管的续流作用，造成直流侧不能及时完全锁闭短路电流，需要与断路器配合实现直流侧电路断开。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种直流侧能够及时、完全地锁闭短路电流，且结构简单、所需器件少、集成度高的具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路。

本实用新型的技术方案是：

包括两个半桥子模块、带反向并联二极管的功率开关管一和二极管，半桥子模块包括带反向并联二极管的功率开关管二、带反向并联二极管的功率开关管三和稳压电容，带反向并联二极管的功率开关管二与带反向并联二极管的功率开关管三串联连接，稳压电容的正极端与所述带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，负极端与带反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接，带反向并联二极管的功率开关管二的发射极与带反向并联二极管的功率开关管三的集电极之间为子模块进线端；稳压电容的负极端为子模块出线端，其特征在于，所述半桥子模块其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接；

所述二极管的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接的半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，正极与另一个半桥子模块中的带反向并联二极管的功率开关管三的发射极连接。

包括进线端和出线端；

所述进线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极相连的半桥子模块的子模块进线端相同，出线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的集电极相连的半桥子模块的子模块出线端相同。

还包括N个用于增容的半桥子模块。

N＝1时，用于增容的所述半桥子模块的子模块进线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接的半桥子模块的子模块进线端相连；

用于增容的所述半桥子模块中稳压电容的负极端为新的出线端。

N＝2时，新增用于增容的所述半桥子模块的进线端与前一个用于增容的半桥子模块的出线端相连；

新增加的所述增容模块中稳压电容的负极端为新的出线端。

所述稳压电容为电解电容。

本实用新型采用功率开关管作为开关器件，集成度高，产品体积小，稳定性高；避免使用直流断路器，规避了直流断路器损耗大的问题；所需器件少，拓扑结构简单，控制算法难度降低；所需器件少，成本低，易实现；采用模块化制作，可以根据实际需要灵活配置，降低功耗；在电路故障时不需要配置直流断路器就能够断开直流侧，响应迅速，断开直流侧，进行故障隔离。

附图说明

图1是本实用新型的电路图，

图2是半桥子模块的电路图，

图3是N＝1时本实用新型电路图，

图4是N＝2时本实用新型电路图，

图5是本实用新型的仿真波形图，

图6是电流方向为正时电流的流通路径示意图，

图7是电流方向为负时电流的流通路径示意图，

图8是带反向并联二极管的功率开关管的结构示意图；

图中1是带反向并联二极管的功率开关管一，

2是二极管，

3是半桥子模块，

4是进线端，

5是出线端，

301是带反向并联二极管的功率开关管二，

302是带反向并联二极管的功率开关管三，

303是稳压电容(C1，C2,C3,C4)，

304是子模块进线端，

305是子模块出线端。