[发明专利]一种基于MMC的混合电容电压型双子模块串联拓扑结构

说明书

本发明公开一种基于MMC的混合电容电压型双子模块串联拓扑结构，包含：第一半桥子模块，设有第一开关单元、第二开关单元和第一电容；第一开关单元与第二开关单元正向串联后，再与第一电容并联；第二半桥子模块，设有第三开关单元、第四开关单元和第二电容；第三开关单元与第四开关单元正向串联后，再与第二电容并联；第一电容和第二电容的参数不同；第五开关单元，第一半桥子模块与第五开关单元反向串联后，再与第二半桥子模块正向串联；第六二极管的一端与第一半桥子模块连接，另一端与第二半桥子模块连接。本发明可输出更多的电平数，在同一电平数要求下，可减少IGBT、电容及二极管的数量，减少运行成本和器件损耗，极大地节约成本。

技术领域

本发明涉及MMC(模块化多电平换流器)领域，特别涉及一种基于MMC的混合电容电压型双子模块串联拓扑结构。

背景技术

传统交流或常规直流大规模集中接入电网调峰和调度问题不能很好地解决。基于两电平和三电平电压源换流器由于电平数较少，输出电压波形较差，必须采用高频PWM技术改善输出波形，这种方式不仅需要安装高要求的开关器件和大量滤波器，在输电过程中损耗也比较大。

而采用MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)的柔性直流输电系统引入了模块化设计理念，对于高电压大容量的MMC，采用的级联子模块数目很多，并且可以通过增减子模块数目来控制电平数，输出的电压阶梯波非常接近正弦波，波形质量高，无需安装滤波器。MMC采用阶梯波逼近技术，大大减少了开关频率造成的损耗。由于MMC的子模块冗余特性，提高了换流器的稳定性。

MMC子模块的基本拓扑结构有三种：半桥子模块、全桥子模块和箝位双子模块，而传统的拓扑结构与本发明的混合电容电压型双子模块串联拓扑在输出同样电平数的情况下，传统的拓扑结构所需的IGBT数量，电容数量，二极管数量较多，器件损耗较大，则本发明提出一种混合电容电压型双子模块串联拓扑，在双子模块串联拓扑上进行进一步改进，所需的IGBT数量，电容数量，二极管数量都大大减少，器件损耗降低，在经济方面可以极大的节约成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MMC的混合电容电压型双子模块串联拓扑结构，在双子模块串联拓扑上进行进一步改进，将两个半桥子模块的第一电容，第二电容设置不同参数，使得子模块输出电平数增多，在输出相同电平数的情况下，该混合电容电压型双子模块串联拓扑所需的IGBT数量，电容数量，二极管数量都大大减少，器件损耗降低，在经济方面可以极大的节约成本。该结构可以有效地减少器件的制造成本，减少器件损耗。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于MMC的混合电容电压型双子模块串联拓扑结构，包含：

第一半桥子模块，其设置有第一开关单元、第二开关单元和第一电容；所述第一开关单元与所述第二开关单元正向串联后，再与所述第一电容并联；

第二半桥子模块，其设置有第三开关单元、第四开关单元和第二电容；所述第三开关单元与所述第四开关单元正向串联后，再与所述第二电容并联；所述第一电容和所述第二电容的参数不同；

第五开关单元，所述第一半桥子模块与所述第五开关单元反向串联后，再与所述第二半桥子模块正向串联；

第六二极管，其一端与所述第一半桥子模块连接，另一端与所述第二半桥子模块连接。

优选地，所述第一开关单元包括第一IGBT管和第一二极管；所述第一IGBT管与所述第一二极管反并联，所述第一二极管的负极与所述第一IGBT管的集电极相连，所述第一二极管的正极与所述第一IGBT管的发射极相连；

所述第二开关单元包括第二IGBT管和第二二极管；所述第二IGBT管与所述第二二极管反并联，所述第二二极管的负极与所述第二IGBT管的集电极相连，所述第二二极管的正极与所述第二IGBT管的发射极相连；