[发明专利]基于不等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑

摘要

本发明提供基于不等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑。全桥MMC自均压拓扑，由全桥MMC模型和自均压辅助回路联合构建。全桥MMC模型与自均压辅助回路通过辅助回路中的6N个IGBT模块发生电气联系，IGBT模块触发，两者构成基于不等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑；IGBT模块闭锁，拓扑等效为全桥MMC拓扑。该全桥MMC自均压拓扑，可以箝位直流侧故障，同时不依赖于专门的均压控制，能够在完成交直流能量转换的基础上，自发地实现子模块电容电压的均衡，同时能相应降低子模块触发频率和电容容值，实现全桥MMC的基频调制。

主权项

1.基于不等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑，其特征在于：包括由A、B、C三相构成的全桥MMC模型，A、B、C三相每个桥臂分别由N个全桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成；包括由6N个IGBT模块，6N+11个钳位二极管，8个辅助电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，4个辅助IGBT模块T1、T2、T3、T4构成的自均压辅助回路；其中全桥MMC模型中，A相上桥臂的第1个全桥子模块，其一桥臂两个IGBT的联接点与直流母线正极相连接，另一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第2个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接；A相上桥臂的第i个全桥子模块，其中i的取值为2~N‑1，其一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第i‑1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接，另一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第i+1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接；A相上桥臂的第N个全桥子模块，其一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第N‑1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接，另一桥臂两个IGBT的联接点经两个桥臂电抗器L0与A相下桥臂的第1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接；A相下桥臂的第i个全桥子模块，其中i的取值为2~N‑1，其一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第i‑1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接，另一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第i+1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接；A相下桥臂的第N个全桥子模块，其一桥臂两个IGBT的联接点与直流母线负极相连接，另一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第N‑1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接；B相和C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致；在A、B、C相上下桥臂的第i个全桥子模块输出端口间分别并联有机械开关Kau_i，Kal_i，Kbu_i，Kbl_i，Kcu_i，Kcl_i，其中i的取值为1~N；自均压辅助回路中，钳位二极管D2负极连接辅助电容C2正极，钳位二极管D2正极连接辅助电容C1正极，辅助电容C2正极连接辅助IGBT模块T1的漏极，辅助电容C1负极连接钳位二极管D1正极；钳位二极管D4负极连接辅助电容C3正极，钳位二极管D4正极连接辅助电容C4正极，辅助电容C3负极连接辅助IGBT模块T2的源极，辅助电容C4正极连接钳位二极管D3负极；钳位二极管D6负极连接辅助电容C5正极，钳位二极管D6正极连接辅助电容C6正极，辅助电容C5正极连接辅助IGBT模块T3的漏极，辅助电容C6负极连接钳位二极管D5正极；钳位二极管D8负极连接辅助电容C8正极，钳位二极管D8正极连接辅助电容C7正极，辅助电容C8负极连接辅助IGBT模块T4的源极，辅助电容C7正极连接钳位二极管D7负极；钳位二极管Dau_0负极连接辅助电容C1正极，钳位二极管Dau_0正极通过IGBT模块Tau_1连接A相上桥臂中第1个全桥子模块电容Cau_1正极，其中Tau_1漏极连接Cau_1正极，Tau_1源极连接Dau_0正极；钳位二极管Dau_i负极通过IGBT模块Tau_i连接A相上桥臂中第i个全桥子模块电容Cau_i正极，钳位二极管Dau_i正极通过IGBT模块Tau_i+1连接A相上桥臂中第i+1个全桥子模块电容Cau_i+1正极，其中Tau_i漏极连接Cau_i正极，Tau_i源极连接Dau_i负极，Tau_i+1漏极连接Cau_i+1正极，Tau_i+1源极连接Dau_i正极，i的取值为1～N‑1；钳位二极管Dau_N负极通过IGBT模块Tau_N连接A相上桥臂中第N个全桥子模块电容Cau_N正极，钳位二极管Dau_N正极通过IGBT模块Tal_1连接A相下桥臂第1个全桥子模块电容Cal_1正极，其中Tau_N漏极连接Cau_N正极，Tau_N源极连接Dau_N负极，Tal_1漏极连接Cal_1正极，Tal_1源极连接Dau_N正极；钳位二极管Dal_i负极通过IGBT模块Tal_i连接A相下桥臂中第i个全桥子模块电容Cal_i正极，钳位二极管Dal_i正极通过IGBT模块Tal_i+1连接A相下桥臂第i+1个全桥子模块电容Cal_i+1正极，其中Tal_i漏极连接Cal_i正极，Tal_i源极连接Dal_i负极，Tal_i+1漏极连接Cal_i+1正极，Tal_i+1源极连接Dal_i正极，i的取值为1～N‑1；钳位二极管Dal_N负极通过IGBT模块Tal_N连接A相下桥臂中第N个全桥子模块电容Cal_N正极，钳位二极管Dal_N正极连接辅助电容C3正极，其中Tal_N漏极连接Cal_N正极，Tal_N源极连接Dal_N负极；钳位二极管Dbu_0负极连接辅助电容C2负极，钳位二极管Dbu_0正极通过IGBT模块Tbu_1连接B相上桥臂中第1个全桥子模块电容Cbu_1负极，其中Tbu_1漏极连接Cbu_1负极，Tbu_1源极连接Dbu_0正极；钳位二极管Dbu_ i负极通过IGBT模块Tbu_i连接B相上桥臂中第i个全桥子模块电容Cbu_i负极，钳位二极管Dbu_ i正极通过IGBT模块Tbu_i+1连接B相上桥臂中第i+1个全桥子模块电容Cbu_i+1负极，其中Tbu_i漏极连接Cbu_i负极，Tbu_i源极连接Dbu_ i负极， Tbu_i+1漏极连接Cbu_i+1负极，Tbu_i+1源极连接Dbu_ i正极，i的取值为1～N‑1；钳位二极管Dbu_N负极通过IGBT模块Tbu_N连接B相上桥臂中第N个全桥子模块电容Cbu_N负极，钳位二极管Dbu_N正极通过IGBT模块Tbl_1连接B相下桥臂第1个全桥子模块电容Cbl_1负极，其中Tbu_N漏极连接Cbu_N负极，Tbu_N源极连接Dbu_N负极，Tbl_1漏极连接Cbl_1负极，Tbl_1源极连接Dbu_N正极；钳位二极管Dbl_i负极通过IGBT模块Tbl_i连接B相下桥臂中第i个全桥子模块电容Cbl_i负极，钳位二极管Dbl_i正极通过IGBT模块Tbl_i+1连接B相下桥臂第i+1个全桥子模块电容Cbl_i+1负极，其中Tbl_i漏极连接Cbl_i负极，Tbl_i源极连接Dbl_i负极，Tbl_i+1漏极连接Cbl_i+1负极，Tbl_i+1源极连接Dbl_i正极，i的取值为1～N‑1；钳位二极管Dbl_N负极通过IGBT模块Tbl_N连接B相下桥臂中第N个全桥子模块电容Cbl_N负极，钳位二极管Dbl_N正极连接辅助电容C4负极，其中Tbl_N漏极连接Cbl_N负极，Tbl_N源极连接Dbl_N负极；C相上下桥臂中子模块间钳位二极管的连接方式与A相一致，此外，钳位二极管Dcu_0负极连接辅助电容C6正极，钳位二极管Dcu_0正极连接IGBT模块Tcu_1源极，辅助电容C5负极连接钳位二极管Dbu_0负极，钳位二极管Dcl_N正极连接辅助电容C8正极，钳位二极管Dcl_N负极连接IGBT模块Tcl_N源极，辅助电容C7负极连接钳位二极管Dbl_N正极；上述A、B、C三相中6N个IGBT模块 Tau_i、Tal_i、Tbu_i、Tbl_i、Tcu_i、Tcl_i，其中i的取值为1～N，6N+11个钳位二极管，8个辅助电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8及4个辅助IGBT模块T1、T2、T3、T4，共同构成自均压辅助回路。