本發(fā)明涉及柔性直流輸電領(lǐng)域，具體涉及一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)洹?/p>

背景技術(shù)：

模塊化多電平換流器MMC是未來直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向，MMC采用子模塊(Sub-module，SM)級聯(lián)的方式構(gòu)造換流閥，避免了大量器件的直接串聯(lián)，降低了對器件一致性的要求，同時便于擴(kuò)容及冗余配置。隨著電平數(shù)的升高，輸出波形接近正弦，能有效彌補(bǔ)低電平VSC-HVDC的缺陷。

直流側(cè)短路故障是目前 MMC 所面對的主要問題之一。實(shí)際工程中采用半橋子模塊，當(dāng)直流側(cè)發(fā)生故障時，由于反并聯(lián)二極管仍能為故障電流提供通路，系統(tǒng)近似發(fā)生三相短路，且無法通過閉鎖換流器來切斷故障電流，嚴(yán)重危害系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時，由于直流電流不存在過零點(diǎn)，熄弧困難，高壓大容量直流斷路器的制造工藝尚不成熟，目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段，在工程中尚未大規(guī)模應(yīng)用。因此，清除直流側(cè)故障只能依靠斷開交流斷路器來實(shí)現(xiàn)，但該方法動作速度慢，系統(tǒng)恢復(fù)時間長。

采用具有直流故障穿越能力的子模塊拓?fù)鋪砬袛喙收想娏魇且环N行之有效的方法，但目前工程上常用的全橋型MMC子模塊拓?fù)涞拈_關(guān)管用量較多，成本較高，損耗較大，所以研究具備直流故障穿越能力的低損耗MMC拓?fù)渚哂兄匾囊饬x。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC拓?fù)洹?/p>

本發(fā)明具體的構(gòu)成方式如下。

一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)?，每個子模塊由五個開關(guān)管、二個電容器、一個二極管和相應(yīng)的導(dǎo)線組成，子模塊所用開關(guān)管為具備自關(guān)斷能力的電力電子器件，內(nèi)部含有一個反并聯(lián)二極管。

上述具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)?，每一相都包含由該子模塊構(gòu)成的上下橋臂，上橋臂的頂端和下橋臂的底端分別與直流正、負(fù)極母線連接，上橋臂的底端和下橋臂的頂端都經(jīng)過一個橋臂電抗器接到交流母線。

附圖說明

圖1是一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)洹?/p>

圖2是一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)湓谥绷鞴收蠒r的電流通路。

圖3是一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)湓谥绷鞴收蠒r的電流通路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

圖1是本發(fā)明提出的一種具備直流故障穿越能力的低損耗MMC子模塊拓?fù)?。其中開關(guān)管T4與T5的觸發(fā)邏輯相同，即在正常狀態(tài)時一起導(dǎo)通一起關(guān)斷，故障下同時閉鎖。二極管D5由于電容兩端電壓的作用而處于反向截止?fàn)顟B(tài)，等效為開路。通過對開關(guān)管的控制，該子模塊可輸出0、1、2個子模塊電容的電壓。

圖2為在直流側(cè)發(fā)生短路故障的情況下，且所有開關(guān)管閉鎖時的故障電流通路，此時故障電流方向?yàn)檎?，等效為給子模塊電容C₁和C₂充電，當(dāng)電容電壓之和超過交流電壓的幅值時，通路中的二極管將承受反向電壓而截止，達(dá)到故障電流清除的效果。

圖3為在直流側(cè)發(fā)生短路故障的情況下，且所有開關(guān)管閉鎖時的故障電流通路，此時故障電流方向?yàn)榉聪?，等效為給子模塊電容C₁充電，當(dāng)電容電壓之和超過交流電壓的幅值時，通路中的二極管將承受反向電壓而截止，達(dá)到故障電流清除的效果。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。