[发明专利]一种基于逆导IGBT的MMC钳位双子模块

说明书

本发明公开了一种基于逆导IGBT的MMC钳位双子模块，信号输入端与第一RC‑IGBT1的一端及第二RC‑IGBT的一端相连接，第一RC‑IGBT的另一端与第一电容的一端及第一单二极管模块的负极相连接，第一单二极管模块的正极与RC‑IGBT连接器件的一端、第二电容的一端及第三RC‑IGBT的一端相连接，第三RC‑IGBT的另一端与第四RC‑IGBT的一端及信号输出端相连接，第四RC‑IGBT的另一端及第二电容的另一端与第二单二极管模块的正极相连接，第二单二极管模块的负极与第二RC‑IGBT的另一端、第一电容的另一端及RC‑IGBT连接器件的另一端相连接，该模块的可靠性较高。

技术领域

本发明涉及一种MMC钳位双子模块，具体涉及一种基于逆导IGBT的MMC钳位双子模块。

背景技术

近年来，基于电压源换流器的高压直流输电系统(VSC-HVDC)被广泛应用于大规模输电工程中。由于具有模块化程度高、扩展性好、效率高及谐波特性好等优势，模块化多电平换流器(MMC)被认为是电压源换流器中最具有吸引力的拓扑。

与电缆相比，由于架空线路的成本很低，因此被广泛应用于VSC-HVDC中。然而，闪电、污染物以及掉落的树枝会引发架空线路短路故障。因此短路故障处理是VSC-HVDC领域最受关注的问题之一。问题在于，目前使用最广泛的MMC半桥子模块(HBSM)不具有短路故障处理能力。使用直流断路器可以清除直流侧故障，但成本很高。目前有一些改进型的子模块具有处理直流侧故障的能力，比如全桥子模块(FBSM)、钳位单子模块(CSSM)以及CDSM等。从目前的研究成果来看，其他具有直流侧故障穿越能力的子模块拓扑变得越来越复杂，已经失去了实用价值。因此，FBSM、CSSM和CDSM具有最高的共识度。然而在这其中，FBSM需要的IGBT最多(每个模块4个)，导致其成本很高，并且功率损耗大。折衷方案是将HBSM及FBSM混合使用，但FBSM所占比例通常为50％，因此每个模块需要3个IGBT，而每个CSSM也需要3个IGBT。对于CDSM来说，由于连接器件T₅在正常工作时一直处于导通状态，因此其可以看成两个串联的HBSM，可以独立地进行控制，因此每个子模块仅需要2.5个IGBT，再加上CDSM-MMC的控制策略与HBSM-MMC兼容，因此CDSM的成本最低，实现起来较为简单，性价比很高，是具有直流侧故障穿越能力的子模块中最有前景的一个。

然而目前还没有CDSM-MMC的样机，也没有CDSM的子模块实物。对于CDSM的研究仅仅停留在拓扑层面。研究人员只是通过电路仿真，了解到其具有直流侧故障处理能力。对其在实际应用中可能出现的问题并不了解。实际上，CDSM具有重大缺陷，其器件级可靠性存在严重问题。当CDSM-MMC工作在高功率因数时，其连接器件T₅(逆变侧)或D₅(整流侧)具有极高的功率损耗，其温度以及低频、基频结温波动甚至远大于HBSM的下管。在最初的设计理念中，CDSM的连接器件是被用来处理直流侧故障，提升系统可靠性的。但其却成为了整个子模块的寿命瓶颈，从器件级可靠性来说，CDSM甚至不及HBSM，这是一个重大的矛盾。因此需要改善CDSM连接器件的热管理，提升其器件级可靠性，使其能顺利应用于实际，从而使其发挥出提升MMC系统级可靠性的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于逆导IGBT的MMC钳位双子模块，该模块的可靠性较高。