[发明专利]基于晶闸管的模块化多电平变换器及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及供电保护领域，尤其涉及基于晶闸管的模块化多电平变换器及其运行方法。

背景技术

现有的模块化多电平变换器不具备断路能力，通常需要配备一个价格高昂的三相交流断 路器在交流侧来切断电流、关断电路。

比如在故障情况下，虽然故障情况下立即关断了绝缘栅双极型晶体管(关断时间大概 1us左右)，但是交流断路器还是需要几十甚至上百毫秒的时间才能切断电流、断开电路。 因此，还是会有较长时间电流流过二极管，进而影响模块化多电平变换器的性能。

已有的电路基本上都有一个反并联的二极管，因此，会提供一个电流流通的路径(二极 管)，此时的模块化多电平变换器电路没有切断电流的能力。他们均都需要在交流侧加一个 三相交流断路器来切断电流、断开电路。而三相交流断路器通常需要几十毫秒甚至上百毫秒 才能切断电流、断开电路。而且交流断路器非常昂贵。有的采用了复杂的电路结构，虽然可 以切断电流，但是增加了成本和损耗。

总结上述现有技术的缺陷：要么不能完全切断电流、断开电路，要么可以完全切断电流、 断开电路，但是反应慢，而且成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于晶闸管的模块化多电平变换器及其运行方法，在电路断开 时在一个周期内切断电流，断开电路，降低成本。

本发明的技术方案是基于晶闸管的模块化多电平变换器，所述多电平变换器由A相、B 相、以及C相电路组成，每相电路分别由上桥臂和下桥臂组成，每个桥臂由1到300个串联 连接的模块单元和一个桥臂电感组成；每个模块单元包括2个串联的绝缘栅双极型晶体管， 第一个绝缘栅双极型晶体管反向并联有一个二极管，第二个绝缘栅双极型晶体管反向并联有 一个晶闸管，第一个绝缘栅双极型晶体管的集电极和第二个绝缘栅双极型晶体管的发射极分 别连接电容的两端。

进一步地，每一相电路中，2个桥臂电感同时连接一路交流电路，三路交流电路并联设 置，每一路交流电路都包括串联的电阻、电感和机械开关。

进一步地，模块化多电平变换器正常运行时，晶闸管中有电流通过；模块化多电平变换 器关断时，在小于一个周期的时间内有续流电流流过所述晶闸管，此后，就没有电流流过所 述晶闸管。

本发明的另一个技术方案是基于晶闸管的模块化多电平变换器的运行方法，包括如下步 骤：

系统初始步骤：模块化多电平变换器上电运行；

电路断开判断步骤：如果需要断开电路，则同时关断模块化多电平变换器中所有绝缘栅 双极型晶体管和移走所有晶闸管的驱动信号，电路将在不到一个周期的时间内被模块化多电 平变换器关断；如果不需要断开电路，则给所有晶闸管驱动信号，此时模块化多电平变换器 内的所有绝缘栅双极型晶体管按照要求正常运行；以及

模块化多电平变换器隔离判断步骤：如果需要隔离模块化多电平变换器，则打开机械开 关来隔离模块化多电平变换器；如果不需要隔离模块化多电平变换器，则回到初始时刻。

有益效果：在电路断开时，关断所有绝缘栅双极型晶体管，不给所有晶闸管驱动信号， 在一个周期内断开电路，将现有技术中的三相交流断路器换成价格低廉的机械开关，和现有 技术相比，不仅真正实现了电路保护，而且大大降低了成本。

附图说明

图1是三相模块化多电平变换器的电路结构图；

图2是图1中模块单元的电路结构图；

图3是基于晶闸管的模块化多电平变换器的运行方法流程图；

图4是基于晶闸管的模块化多电平变换器的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：