[发明专利]模块化多电平换流器以及子模块电容电压平衡方法

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器，其特征在于，包括：

子模块，设有多个；

模块化全桥变换器，与所述每一子模块串联；

模块化高频变压器，与所述每一模块化全桥变换器串联；

共高频母线电路；

低压直流系统，经非模块化的独立全桥变换器并联接入所述共高频母线电路。

2.如权利要求1所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述模块化多电平换流器包括：三个相单元，所述每一个相单元由上下两个桥臂串联组成，所述每个桥臂由一个电抗器L0和N个所述子模块串联组成。

3.如权利要求2所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述上下两个桥臂的连接点与三相交流配电网相连，所述三个相单元上端共电位，下端共电位，且所述每一相单元的上下端分别与直流配电网的正极配电线和负极配电线相连。

4.如权利要求2所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述每一子模块均包括：2个电力电子开关和1个子模块电容，所述每一子模块中的每一电力电子开关由一个IGBT与一个二极管反并联组成；所述每一子模块有一个连接端口A-B用于串联接入所述相单元的桥臂，所述连接端口A与其对应的所述每一子模块中的2个电力电子开关连接处共电位，所述连接端口B与所述子模块电容负极共电位。

5.如权利要求4所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述模块化全桥变换器包括：4个电力电子开关和一个辅助电感L1，所述模块化全桥变换器中的每一电力电子开关由一个IGBT和一个二极管反并联组成；所述模块化全桥变换器中的电力电子开关两两串联后并联，两个并联连接点C、D分别与所述子模块电容正负极相连，串联连接点E与所述辅助电感L1串联，另一个串联连接点F与所述辅助电感L1另一端G组成全桥变换器高频端口与模块化高频变压器相连。

6.如权利要求5所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述模块化高频变压器与所述模块化全桥变换器串联，所述模块化高频变压器一次侧与所述全桥变换器高频端口相连，所述模块化高频变压器的二次侧与所述共高频母线电路并联，共高频母线电路是单相高频交流母线，包括一条正极母线和一条负极母线。

7.如权利要求1所述的模块化多电平换流器，其特征在于，

所述低压直流系统包括：低压直流供用电系统、低压直流支撑电容和所述非模块化的独立全桥变换器，所述全桥变换器包括4个电力电子开关，每个电力电子开关由一个IGBT和一个二极管反并联组成，所述全桥变换器的直流侧与低用直流支撑电容并联，高频交流侧与所述共高频母线电路相连。

8.一种子模块电容电压平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

获得各模块化全桥变换器移相角控制的参考值；

根据所述参考值确定相对移相角，使所述各模块化全桥变换器输出的高频方波电压产生移相角差；

根据所述移相角差控制电容电压较高的子模块所串联的全桥变换器向电容电压较低的子模块所串联的全桥变换器输出瞬时有功，使所述各子模块的电容电压趋于均衡。

9.如权利要求8所述的一种子模块电容电压平衡方法，其特征在于，

所述获得各模块化全桥变换器移相角控制的参考值，包括：

在每一个控制时刻计算所述子模块电容电压的平均值并将计算结果作为所述各模块化全桥变换器移相角控制的参考值。

10.如权利要求9所述的一种子模块电容电压平衡方法，其特征在于，

在模块化多电平换流器中压直流侧选择定中压直流功率外环控制或定中压直流电压外环控制，控制输出子模块电容电压平均值作为所述参考值。

11.如权利要求10所述的一种子模块电容电压平衡方法，其特征在于，

所述模块化多电平换流器中压交流侧选择有功无功解耦控制，控制输出结果输出桥臂电压波形作为参考值。