[发明专利]模块化多电平换流器、故障穿越方法及电子设备

说明书

本发明适用于电力技术领域，提供了一种模块化多电平换流器、故障穿越方法及电子设备，该模块化多电平换流器为三相拓扑结构且各相拓扑结构相同，每相拓扑均包括：上桥臂、公共桥臂、下桥臂和桥臂切换开关；通过上桥臂、公共桥臂和下桥臂依次串联连接，将模块化多电平换流器的每相拓扑设计为桥臂复用式结构，能够减少桥臂中子模块的使用数量，降低了模块化多电平换流器的体积和成本；同时，通过在上下桥臂或公共桥臂中串入一定比例的全桥子模块，形成FHF型拓扑结构或HFH型拓扑结构，还保证了模块化多电平换流器具有良好的故障穿越能力。

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器、故障穿越方法及电子设备。

背景技术

随着以新能源为主体的新型电力系统概念的提出，具备谐波含量低、可向无源网络供电以及独立控制有功功率和无功功率等特点的柔性直流输电具有良好的发展前景。其中，模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)更是凭借输出电压质量高、控制灵活和易于拓展等优势，有望成为未来柔性直流输配电系统的主流换流器拓扑。

然而，随着电压等级和输送功率的提升，MMC换流站重量体积大、投资成本高的弊端日趋明显，并且还存在抗直流故障扰动能力较弱的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种模块化多电平换流器、故障穿越方法及电子设备，以解决现有技术中的模块化多电平换流器体积大、成本高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种模块化多电平换流器，该模块化多电平换流器为三相拓扑结构且各相拓扑相同，每相拓扑均包括：

上桥臂、下桥臂、公共桥臂和桥臂切换开关；

上桥臂、公共桥臂和下桥臂依次串联连接，上桥臂和公共桥臂串联连接的中点、公共桥臂和下桥臂串联连接的中点均通过桥臂切换开关连接至电网的对应交流相；上桥臂中未与公共桥臂连接的一端通过第一电感连接至外部的正极直流母线，下桥臂中未与公共桥臂连接的一端通过第二电感连接至外部的负极直流母线；

其中，拓扑为HFH型拓扑或FHF型拓扑；

若拓扑为HFH型拓扑，则上桥臂和下桥臂均为由多个半桥子模块串联形成的桥臂，公共桥臂为由多个全桥子模块串联形成的桥臂或为由多个半桥子模块、多个全桥子模块混合串联形成的桥臂；

若拓扑为FHF型拓扑，则上桥臂和下桥臂均为由多个全桥子模块串联形成的桥臂或均为由多个半桥子模块、多个全桥子模块混合串联形成的桥臂，公共桥臂为由多个半桥子模块串联形成的桥臂。

可选的，上桥臂、下桥臂和公共桥臂中的子模块数量相等；

若拓扑为HFH型拓扑且公共桥臂为由多个半桥子模块、多个全桥子模块混合串联形成的桥臂，则公共桥臂中全桥子模块所占的比例不小于86.6％；

若拓扑为FHF型拓扑且上桥臂和下桥臂均为由多个半桥子模块、多个全桥子模块混合串联形成的桥臂，则上桥臂和下桥臂中全桥子模块所占的比例相等且不小于86.6％。

可选的，桥臂切换开关包括：第一切换线路和第二切换线路；

第一切换线路包括第一通断单元和第一耐压单元，第一通断单元与第一耐压单元串联，第一切换线路的一端连接至电网的对应交流相，另一端连接至上桥臂和公共桥臂串联连接的中点；

第二切换线路包括第二通断单元和第二耐压单元，第二通断单元与第二耐压单元串联，第二切换线路的一端连接至电网的对应交流相，另一端连接至下桥臂和公共桥臂串联连接的中点。

可选的，若拓扑为FHF型拓扑，则：

第一通断单元、第二通断单元均由两个反向串联的IGBT组成；