模块化多电平换流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子领域，特别涉及模块化多电平换流器。
【背景技术】
[0002]模块化多电平换流器是近几年备受关注的一种新型适用于高压应用场合的换流器，它采用子模块级联的方式，通过分别控制每个子模块的状态，可以使换流器输出的交流电压逼近正弦波，从而降低输出电压中的谐波含量，它的出现解决了两电平电压源换流器存在的串联均压问题，具有广阔的应用前景。
[0003]采用半桥子模块为基本功率单元的模块化换流器在发生直流双极短路故障后，由于二极管的续流效应，不能依靠自身快速控制实现直流故障自清除。采用全桥子模块为基本功率单元的模块化换流器能够实现直流双极短路故障清除，但IGBT的数量增加了一倍，造价和开关损耗均较大。为了减少造价，一种换流器及其控制方法(专利申请阶段，申请公布号:201310179826.4)提出了采用类全桥拓扑结构的换流器，IGBT的数量也需要增加了一半，造价相对全桥子模块减少，但开关损耗仍较大。
[0004]为了实现较高的经济性，换流器的造价及运行损耗是重要的考核指标，因此有必要提出一种造价及运行损耗均较优，同时具有直流双极短路故障清除能力的换流器。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，在于提供模块化多电平换流器，本模块化多电平换流器造价及运行损耗均较优，同时具有直流双极短路故障清除能力。
[0006]为了达成上述技术目的，本发明采用的技术方案是:模块化多电平换流器，包括至少一个相单元，所述相单元包括第一桥臂和第二桥臂；
[0007]所述第一桥臂一端为第一直流端点P，另一端用于连接交流端点；
[0008]所述第二桥臂一端为第二直流端点N，另一端也用于连接交流端点；
[0009]所述第一桥臂包括至少两个储能子模块和至少一个电抗器，所述储能子模块和电抗器相串联；
[0010]所述第二桥臂包括至少两个储能子模块和至少一个电抗器，所述储能子模块和电抗器相串联；
[0011]所述第一桥臂和第二桥臂采用下述两种方案之一:
[0012]i)所述第一桥臂中的储能子模块采用全桥子模块FBSM或类全桥子模块SFBSM，用于直流故障电流隔离；同时所述第二桥臂中的储能子模块采用半桥子模块HBSM ;
[0013]ii)或者，所述第一桥臂中的储能子模块采用半桥子模块HBSM ;同时所述第二桥臂中的储能子模块采用全桥子模块FBSM或类全桥子模块(SFBSM)，用于直流故障电流隔离。
[0014]作为本发明进一步改进的技术方案，所述相单元为三个，分别为第一相单元、第二相单元和第三相单元；
[0015]所述第一相单元的第一桥臂的另一端与交流端点A连接，第一相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点A连接；
[0016]所述第二相单元的第一桥臂的另一端与交流端点B连接，第二相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点B连接；
[0017]所述第三相单元的第一桥臂的另一端与交流端点A连接，第三相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点C连接。
[0018]作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一桥臂或第二桥臂还包括串联接入的至少一个阻尼模块DSM ;所述阻尼模块DSM由可关断器件、二极管、电阻并联组成；所述可关断器件二极管反向并联，电阻R和可关断器件并联；
[0019]第一桥臂中所述阻尼模块DSM的二极管的阴极指向交流端点；第二桥臂中所述阻尼模块DSM的二极管的阳极指向交流端点。
[0020]作为本发明进一步改进的技术方案，所述阻尼模块DSM还包括与电阻并联的用于保护可关断器件的避雷器。
[0021]作为本发明进一步改进的技术方案，当相单元正常运行时，所述阻尼模块DSM中的可关断器件一直处于开通状态。
[0022]作为本发明进一步改进的技术方案，当检测到直流故障发生时，所有可关断器件立刻关断。
[0023]本发明的相单元中，一个桥臂的储能子模块使用具有直流故障电流隔离能力的全桥子模块(FBSM)或类全桥子模块(SFBSM)、另一个桥臂的储能子模块全部采用半桥子模块(HBSM)，相对采用半桥子模块的模块化多电平换流器，最优情况下可关断器件的数量仅需要增加了四分之一且相单元中仅有一个桥臂的开关损耗增加，在具有较高经济性的同时仍然具有直流线路故障隔离能力。
[0024]本发明的有益效果为:
[0025](I)采用本发明提供的换流器的桥臂中不存在半桥子模块与具有直流故障电流隔离能力的子模块混合的情况，避免了具有直流故障电流隔离能力的子模块在阀侧接地故障时可能出现的过电压问题；
[0026](2)最优情况下，相对完全基于半桥子模块的模块化多电平换流器，可关断器件的数量仅需要增加了四分之一，且正常运行时仅有一个桥臂的开关损耗增加。
[0027](3)采用本发明提供的换流器相单元的第一或第二桥臂全部采用半桥子模块时仍具有直流故障隔离能力；
【附图说明】
[0028]图1是本发明提供的三相换流器的一个实施例的结构示意图。
[0029]图2a是半桥子模块(HBSM)结构示意图之一。
[0030]图2b是半桥子模块(HBSM)结构示意图之二。
[0031]图3是全桥子模块(FBSM)结构示意图。
[0032]图4a是类全桥子模块(SFBSM)结构示意图之一。
[0033]图4b是类全桥子模块(SFBSM)结构示意图之二。
[0034]图5是阻尼模块(DSM)拓扑结构图。
[0035]图6是本发明提供的包含阻尼模块的换流器相单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0037]实施例1
[0038]本模块化多电平换流器，包括至少一个相单元，所述相单元包括第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂一端为第一直流端点P，另一端用于连接交流端点；所述第二桥臂一端为第二直流端点N，另一端也用于连接交流端点；所述第一桥臂包括至少两个储能子模块和至少一个电抗器，所述储能子模块和电抗器相串联；所述第二桥臂包括至少两个储能子模块和至少一个电抗器，所述储能子模块和电抗器相串联；所述第一桥臂和第二桥臂采用下述两种方案之一:i)所述第一桥臂中的储能子模块采用全桥子模块FBSM或类全桥子模块SFBSM，用于直流故障电流隔离；同时所述第二桥臂中的储能子模块采用半桥子模块HBSM ;ii)或者，所述第一桥臂中的储能子模块采用半桥子模块HBSM ;同时所述第二桥臂中的储能子模块采用全桥子模块FBSM或类全桥子模块(SFBSM)，用于直流故障电流隔离。
[0039]作为优选方案，所述相单元为三个，分别为第一相单元、第二相单元和第三相单元；所述第一相单元的第一桥臂的另一端与交流端点A连接，第一相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点A连接；所述第二相单元的第一桥臂的另一端与交流端点B连接，第二相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点B连接；所述第三相单元的第一桥臂的另一端与交流端点A连接，第三相单元的第二桥臂的另一端也与交流端点C连接。所述第一桥臂或第二桥臂还包括串联接入的至少一个阻尼模块DSM ;所述阻尼模块DSM由可关断器件、二极管、电阻并联组成；所述可关断器件二极管反向并联，电阻R和可关断器件并联；第一桥臂中所述阻尼模块DSM的二极管的阴极指向交流端点；第二桥臂中所述阻尼模块DSM的二极管的阳极指向交流端点。所述