[发明专利]具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统及工作方法

权利要求书

1.一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于它包括主控制器、阀基控制器VBC和三相六桥臂的电路拓扑结构；其中，所述三相中的每一相分别包括两个桥臂，且每个桥臂由N/2个子模块SM和桥臂电抗串联连接构成；所述主控制器的功能与两电平电压源换流器VSC相同，是通过器件的开关导通状态对电流进行逆变和整流；所述阀基控制器VBC则是将MMC系统的输出电压指令值转化为各桥臂导通模块数并决定导通哪些子模块，以对MMC系统的各桥臂分别施以触发脉冲；所述子模块SM的数量不少于一个，所述桥臂电抗的数量不少于一个；所述子模块SM是由端口I、端口II、5个IGBT、3个二极管、电容C1和电容C2构成；其中，所述子模块SM的端口I连接上一个子模块SM的端口II，子模块SM端口II则连接下一个子模块SM的端口I，所有的子模块SM依次串联连接；所述5个IGBT中的3个IGBT分别与3个二极管反向并联连接，构成三组续流单元，分别记作续流单元I、续流单元II和续流单元III，其余2个IGBT则呈反向并联连接，构成双向可控单元；其中IGBT管T1和它的反向并联二极管构成续流单元I，IGBT管T2和它的反向并联二极管构成续流单元II，IGBT管T3和它的反向并联二极管构成续流单元III，其余2个IGBT管T4和IGBT管T5则呈反向并联连接，构成双向可控单元；所述续流单元I和续流单元II串联，续流单元III和双向可控单元串联；所述续流单元I的一端与续流单元II的一端连接，作为端口I，续流单元II的另一端作为端口II，续流单元I的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与续流单元III和双向可控单元之间的连接点连接；所述端口I连接在呈串联连接的续流单元I和续流单元II之间；所述端口II则与续流单元II、双向可控单元以及电容C2相连；所述电容C1的一端与续流单元I中二极管阴极端连接，其另一端连接在相互串联的续流单元III和双向可控单元的连接点上；所述电容C2则并联连接在相互串联的续流单元III和双向可控单元的两端；所述子模块SM有0、Uc、2Uc三种输出电压状态，其中Uc是电容C1和电容C2的每个电容两端的电压；并且用“1”表示IGBT导通，“0”表示IGBT关断；所述子模块SM的工作状态有以下几种，规定以由端口I流入端口II流出为正，反之为负，则有：

(1)子模块SM工作在闭锁状态下：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为2U_C；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为0；在闭锁状态下时，所有IGBT均处于关断状态，此时子模块SM中的5个IGBT分别记作IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5，各自对应的开关状态依次为00000；

(2)子模块SM工作在I工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为0；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为0；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5，各自对应的开关状态依次为01000；

(3)子模块SM工作在II工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为U_C；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为U_C；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5对应的开关状态依次为10011；

(4)子模块SM工作在III工作状态：当电流方向为正时，子模块SM的输出电压为2U_C；当电流方向为负时，子模块SM的输出电压为2U_C；此时，IGBT管T1、IGBT管T2、IGBT管T3、IGBT管T4、IGBT管T5对应的开关状态依次为10100。

2.根据权利要求1所述一种具有快速启动和抑制直流电压跌落能力的MMC系统，其特征在于所述电容C1和电容C2的容值相等。