[发明专利]模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流换流器

权利要求书

1.一种模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流换流器，其特征在于包括多个并联的换流器子模块，每个子模块内包括依次连接的充放电电路、三电平全桥逆变单元、中频变压单元、不控整流单元和滤波单元，充放电电路的输入端为换流器子模块的输入端，滤波单元的输出端为换流器子模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流换流器，其特征在于换流器子模块设置有用于实现PWM移相调制的分层控制器，所述分层控制器包括包括硬件控制层、开关控制层、换流器控制层、应用控制层和系统控制层；

硬件控制层包括用于采集电路工作信息并反馈至系统控制层、应用控制层或换流器控制层的AD采样电路和用于接收来自开关控制层的PWM调制信号的驱动电路，驱动电路通过光纤与用于接收其发送的状态信号开关控制层相连接，硬件控制层响应时间介于0.1us至1us之间；

开关控制层响应时间介于1us至10us之间，开关控制层包括用于接收换流器控制层发送的控制信号并将该控制信号基于一定的调制原理生成PWM信号的数字控制系统和用于通过光纤传输驱动信号至驱动电路的光纤信号发送电路；

换流器控制层响应时间介于10us至1ms之间，换流器控制层包括用于接收AD采样电路采样信息和应用控制层发送的控制信息并执行控制算法的数字信号处理器（DSP）以及用于接收DSP计算后的电量信息并利用计数器和比较器生成控制信号的现场可编程逻辑器件（FPGA），数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑器件（FPGA）通过数据和地址总线相连接，换流器控制层通过CAN网络与应用控制层相连接，换流器控制层设置有用于控制计算的多功能子模块；

应用控制层响应时间介于1ms至1s之间，包括用于实现热能控制和过程控制可编程控制器（PLC），PLC通过工业以太网与系统控制层相连接；

系统控制层响应时间大于10ms，包括以多台工业计算机为主体构成的用于能量管理与潮流控制的工业以太网络。

3.根据权利要求1所述的模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流换流器，其特征在于三电平全桥逆变单元采用移相PWM调制，其静态工作点为导通角θ=2.6357(rad)，移相角α=2.1874(rad)。

4.根据权利要求3所述的模块化兆瓦级中压中频三电平全桥直流换流器，其特征在于换流器控制层与应用控制层的均设置有分别与CAN线和串口线连接的CAN光纤转换器和串口光纤转换器，换流器控制层与应用控制层的CAN光纤转换器通过光纤连接，换流器控制层与应用控制层的串口光纤转换器通过光纤连接。