[发明专利]飞跨电容三电平单极电流模块

说明书

本发明提出一种飞跨电容三电平单极电流模块，由第一并联支路、第二并联支路和第二电容C₂构成，第一并联支路包括第一全控开关器件T₁、第二全控开关器件T₂、第一二极管D₁、第二二极管D₂和第一电容C₁，第二并联支路包括全控开关器件单元T₃、二极管单元D₃，T₁发射极与T₂的集电极相连，T₁集电极与D₂的阳极相连，D₁阳极与D₂的阴极相连，C₁阳极与D₁的阳极和D₂的阴极相连，C₁的阴极与T1发射极及T2的集电极相连，T₃发射极与D₃的阴极连接，第一并联支路的阳极、第二并联支路的阳极与C₂的阳极相互连接，第一并联支路的阴极、第二并联支路的阴极与C₂的阴极相互连接。本发明具有成本低、结构紧凑的优点。

技术领域

本发明涉及电力电子技术技术领域，特别涉及一种飞跨电容三电平单极电流模块。

背景技术

功率模块是大功率多电平变流器的基础单元，包括级联多电平变流器，模块化多电平变流器等变流器中均包括大量的功率模块单元。以级联多电平变流器、模块化多电平变流器为代表的多电平变流器，因具有电流谐波特性好、有功无功解耦控制、模块化设计、便于实现故障容错运行等优点，在高压大功率电力变换场合，如柔性直流输电、大容量动态无功补偿、电能质量治理、电机变频驱动等领域得到了广泛运用。

以模块化多电平变流器为例，其运行特性取决于其功率模块的电路结构。传统的半桥模块结构具有损耗较小、成本较低的优势，但由于无法提供负电平电压，因而无法在直流侧低电压下输送功率，也不能在变流器发生直流侧短路故障后限制故障电流。此外，由半桥模块构成的桥臂其桥臂电压始终为正，因此不便于通过注入高频变化的桥臂电压来降低模块电容电压的波动幅度。

为提升模块化多电平变流器的工作性能，可以采用能够提供负电平的模块代替半桥模块。已有研究提出的能够提供负电平的模块包括：全桥模块、箝位双模块(CDSM,clamp-double sub-module)，(Marquardt,R.,Modular Multilevel Converter:An universalconcept for HVDC-Networks and extended DC-Bus-applications,Power ElectronicsConference(IPEC),2010 International,vol.,no.,pp.502,507,21-24 June 2010.)、单极电压模块(Jiangchao Qin；Saeedifard,M.；Rockhill,A.；Rui Zhou,Hybrid Design ofModular Multilevel Converters for HVDC Systems Based on Various SubmoduleCircuits,in Power Delivery,IEEE Transactions on,vol.30,no.1,pp.385-394,Feb.2015.)、对角桥模块(专利公开号CN105450045A)。

上述功率模块与半桥模块相比，在获得相同电平数目的前提下，全桥模块、箝位双模块和单极电压模块均需要采用更多数量的可控开关器件，成本增加较大。而对角桥模块采用的可控开关器件数量与半桥模块一致，成本增加较少。然而，对角桥模块中两个可控开关器件分布于模块的对角位置，因此其中的可控开关器件只能分别使用单个器件模块，而无法像半桥模块一样，采用集成度更高的双管模块，不利于模块的集成化设计。并且，每增加一个对角桥模块，变流器的总电平数只增加两个，在高压应用领域需要大量的对角桥模块，附属设备及设备整体使用空间体积较大，结构不够紧凑。

发明内容