[实用新型]一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路

说明书

本实用新型涉及柔性直流输配电领域，尤其涉及一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路，其包括三相桥臂和控制器；三相桥臂中，每相桥臂包括两个桥臂，每个桥臂由桥臂电感、额定子模块和冗余子模块级联组成，冗余子模块包括串联连接的热备用冗余子模块和冷备用冗余子模块；额定子模块包括第一半桥子模块和短路开关S；热备用冗余子模块包括第二半桥子模块；冷备用冗余子模块包括第三半桥子模块和连接于第三半桥子模块用于控制第三半桥子模块是否工作的旁路开关K，控制器电连接于短路开关S和旁路开关K；第一半桥子模块、第二半桥子模块和第三半桥子模块均为半桥子模块拓扑结构。本实用新型冗余子模块投入迅速、损耗低、可靠性强。

技术领域

本实用新型涉及柔性直流输配电领域，尤其涉及一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路。

背景技术

模块化多电平换流器（MMC）具有扩展性好、波形质量优等优点，在柔性直流输配电系统中得到广泛应用。目前柔性控制器的主流拓扑结构采用功率子模块级联的MMC结构，高电压等级和高功率密度是未来MMC直流系统的发展趋势， MMC常采用子模块级联形式 ，由于子模块数量较多，任一子模块故障，都会影响换流器的正常运行，导致MMC退出运行和柔性直流系统供电中断。为提高MMC的运行可靠性和故障处理能力，一般配置一定数量的冗余子模块，用于在故障期间替代故障子模块。当子模块发生故障时，故障子模块切除，冗余备用子模块仍然可以保证MMC-HVDC系统正常运行，当故障子模块数量小于冗余子模块数量N₀时，MMC依然可以维持正常运行。

当子模块发生故障时，现有的冗余子模块接入耗时长、暂态过程时间长且环流大，有一个较长的预充电过程，若子模块未发生故障时冗余子模块就长时间导通进行预充电，则会增加设备损耗。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路，冗余子模块投入迅速、损耗低、可靠性强。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种模块化多电平变换器子模块冗余配置电路， 包括三相桥臂和控制器；

三相桥臂中，每相桥臂包括两个桥臂，分别为上桥臂和下桥臂，单相单桥臂的结构相同；

每个桥臂由桥臂电感、额定子模块和冗余子模块级联组成，冗余子模块包括串联连接的热备用冗余子模块和冷备用冗余子模块；

额定子模块包括第一半桥子模块和连接于第一半桥子模块用于控制第一半桥子模块是否隔离的短路开关S；热备用冗余子模块包括第二半桥子模块；冷备用冗余子模块包括第三半桥子模块和连接于第三半桥子模块用于控制第三半桥子模块是否工作的旁路开关K；其中，第一半桥子模块、第二半桥子模块和第三半桥子模块均为半桥子模块拓扑结构，控制器电连接于短路开关S和旁路开关K，控制器用于在额定子模块正常运行时断开短路开关S和导通旁路开关K，用于在额定子模块故障时导通短路开关S和断开旁路开关K；

额定子模块正常工作时，短路开关S断开，热备用冗余子模块预充电至子模块额定电压，处于旁路状态，冷备用冗余子模块的旁路开关K闭合，冷备用冗余子模块处于短接不工作状态；额定子模块故障时，短路开关S闭合，热备用冗余子模块替代额定子模块工作，冷备用冗余子模块的旁路开关K断开，冷备用冗余子模块转换为热备用冗余子模块进行预充电。