[发明专利]隔离型模块化多电平变换器

说明书

本发明公开了一种隔离型模块化多电平变换器，包括三个并联在高压直流端口(P_H、N_H)之间的相单元，每个相单元由上、下两个桥臂组成，三个相单元的上、下桥臂的电联接点(N₁、N₂、N₃)引出线串联滤波电感后为高压交流端口(a、b、c)，每个桥臂由n个具有高压直流侧故障电流阻断能力的单级式高频隔离型子模块和一个桥臂电抗器L_m组成；单级式高频隔离型子模块包括前级部分、高频变压器部分和后级部分；后级部分可在高压直流侧发生短路故障时阻断故障电流，实现直流侧故障清除。本发明的变换器结构简单，在具有隔离型模块化多电平变换器无高压侧电容、均压控制等优点的同时，能够迅速切断高压直流侧故障电流。

技术领域

本发明涉及隔离型模块化多电平功率变换技术领域，具体涉及一种具有高压直流侧故障电流阻断能力的隔离型模块化多电平变换器。

背景技术

隔离型模块化多电平变换器具有无需高压侧电容支撑及均压控制等优点，但当高压直流侧发生短路故障时，即使后级部分主动开关管全部关断，高压交流侧通过与主动开关管反并联的二极管，仍然会向故障点馈入短路电流，相当于三相交流短路故障，严重的将会损坏开关管，导致变换器无法正常工作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种隔离型模块化多电平变换器，通过引入反接的故障电流阻断开关模块，可以在不影响电路正常工作的前提下，当高压直流侧发生短路故障时，给故障电流阻断开关模块关断信号，从而阻断了短路电流。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种隔离型模块化多电平变换器，所述变换器为三相系统结构，包括三个并联在高压直流端口(P_H、N_H)之间的相单元，每个相单元由上、下两个桥臂组成，三个相单元的上、下桥臂的电联接点(N₁、N₂、N₃)引出线串联滤波电感后为高压交流端口(a、b、c)，每个桥臂由n个具有高压直流侧故障电流阻断能力的单级式高频隔离型子模块和一个桥臂电抗器L_m组成；三个相单元上桥臂的正极端(P_Ha、P_Hb、P_Hc)相连作为该变换器的高压直流端口的正极P_H，三个相单元下桥臂的负极端(N_Ha、N_Hb、N_Hc)相连作为该变换器的高压直流端口的负极N_H；

所述具有高压直流侧故障电流阻断能力的单级式高频隔离型子模块包括前级部分、高频变压器部分和后级部分，前级部分的交流侧连接高频变压器的原边，后级部分的交流侧连接高频变压器的副边，每个子模块的前级部分的正、负极端口分别并联作为公共低压直流端口(P_L、N_L)，后级部分的端口串联构成高压直流侧端口(P_H、N_H)。

进一步地，所述子模块的前级部分包括低压侧直流电容C_dcL和由四个带有反并联二极管的主动开关(如IGBT等)组成的主动H桥；后级部分包括电压钳位电路和由四个带有反并联二极管的主动开关组成的主动H桥、反接在桥臂上的故障电流阻断开关模块。

进一步地，所述前级部分的主动H桥包括一个第一主动开关管Q₁、一个第二主动开关管Q₂、一个第三主动开关管Q₃和一个第四主动开关管Q₄，各主动开关管的集电极分别与各自的续流二极管的阴极相连接，发射极分别与各自的续流二极管的阳极相连接；