一種帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶直流直流故障清除功能的模塊化多電平換流器，屬于電氣自動化設備領域。
【背景技術】
[0002]模塊化多電平電壓源變流器在實現架空線直流輸電時，需解決直流側短路的保護問題。目前常用的方法有:1)模塊化多電平功率模塊(MMC功率模塊)橋臂下管反并聯可控硅，利用該可控硅來承受大的短路電流，并等待交流側開關跳閘；2)采用鉗位雙子模塊(CDSM)中的保護IGBT來實現直流短路電流的快速關斷。CDSM的缺點是:1)保護IGBT及相應的鉗位二極管電壓電流容量與主功率器件相同，成本高；2)保護IGBT及其續流二極管輪換工作在導通狀態，由于其正向壓降大，導通損耗大。因此，需要一種成本較低且運行損耗較小的帶直流故障清除的模塊化多電平換流器。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提出一種帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器，以克服現有技術之不足，使用保護IGBT結合成本較低的可控硅器件來實現直流短路電流的清除，降低變流器整體成本并降低運行損耗。
[0004]本發明提出的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器，包括三臺上換流臂、三臺下換流臂、第一組三臺濾波電抗器和第二組三臺濾波電抗器；所述的三臺上換流臂的三個正極端連接到一起后作為所述的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的直流正極端，三臺上換流臂的三個負極端分別連接到第一組三臺濾波電抗器的一端，第一組三臺濾波電抗器的另一端分別作為所述的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的三相交流相線端；三臺下換流臂的三個負極端連接到一起后作為所述的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的直流負極端，三臺下換流臂的三個正極端分別連接到第二組三臺濾波電抗器的一端，第二組三臺濾波電抗器的另一端分別連接到所述的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的三相交流相線端。
[0005]上述的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器中，所述的上換流臂，包括多個A型功率模塊，多個A型功率模塊采用串聯連接形成一個正極端和一個負極端；所述的下換流臂，包括多個B型功率模塊，多個B型功率模塊采用串聯連接形成一個正極端和一個負極端。
[0006]上述的上換流臂中，所述的A型功率模塊包括第一直流電容器C1、第二直流電容器C2、第一半導體開關S1、第二半導體開關S2、第三半導體開關S3、第四半導體開關S4、第五半導體開關S5、第一續流二極管D1、第二續流二極管D2、第三續流二極管D3、第四續流二極管D4、第五續流二極管D5、第一阻容吸收電路CS/RS、第一均壓電阻RJ、第一充電二極管D6、第二充電二極管D7、限流電阻RL ;所述的第一半導體開關S1、第二半導體開關S2、第三半導體開關S3、第四半導體開關S4和第五半導體開關S5的集電極分別與所述的第一續流二極管D1、第二續流二極管D2、第三續流二極管D3、第四續流二極管D4和第五續流二極管D5的陰極相連接，第一半導體開關S1、第二半導體開關S2、第三半導體開關S3、第四半導體開關S4和第五半導體開關S5的發射極分別與所述的第一續流二極管D1、第二續流二極管D2、第三續流二極管D3、第四續流二極管D4和第五續流二極管D5的陽極相連接；所述的第一半導體開關S1的發射極和第二半導體開關S2的集電極相連接作為A型功率模塊的正極端，所述的第三半導體開關S3的發射極和所述的第四半導體開關S4的集電極相連接作為A型功率模塊的負極端；所述的第一直流電容器C1的正極端與所述的第一半導體開關S1的集電極相連接，第一直流電容器C1的負極端與第二半導體開關S2的發射極以及第五半導體開關S5的發射極相連接；所述的第二直流電容器C2的正極端與第三半導體開關S3的集電極以及第五半導體開關S5的集電極相連接，第二直流電容器C2的負極端與第四半導體開關S4的發射極相連接；所述的第一阻容吸收電路CS/RS和所述的第一均壓電阻RJ分別并聯于第五半導體開關S5的集電極和發射極；所述的第一充電二極管D6的陽極連接到第五半導體開關S5的集電極，第一充電二極管D6的陰極連接到第一半導體開關S1的集電極；所述的第二充電二極管D7的陰極連接到所述的第五半導體開關S5的發射極，第二充電二極管D7的陽極連接到限流電阻RL的一端，限流電阻RL的另一端連接到所述的第四半導體開關S4的發射極。
[0007]上述的下換流臂中，所述的B型功率模塊包括第三直流電容器C3、第四直流電容器C4、第六半導體開關S6、第七半導體開關S7、第八半導體開關S8、第九半導體開關S9、第十半導體開關S10、保護可控硅S11、第六續續流二極管D8、第七續流二極管D9、第八續流二極管D10、第九續流二極管D11、第十續流二極管D12、第^^一續流二極管D13、第二阻容吸收電路CS1/RS1、第二均壓電阻RJ1、第三充電二極管D14和第四充電二極管D15 ;所述的第六半導體開關S6、第七半導體開關S7、第八半導體開關S8、第九半導體開關S9和第十半導體開關S10的集電極分別與所述的第六續流二極管D8、第七續流二極管D9、第八續流二極管D10、第九續流二極管D11和第十續流二極管D12的陰極相連接，第六半導體開關S6、第七半導體開關S7、第八半導體開關S8、第九半導體開關S9和第十半導體開關S10的發射極分別與第六續流二極管D8、第七續流二極管D9、第八續流二極管D10、第九續流二極管D11和第十續流二極管D12的陽極相連接；所述的保護可控硅S11的陽極與所述的第十一續流二極管D13的陰極相連接，保護可控硅S11的陰極與第十一續流二極管D13的陽極相連接；所述的第六半導體開關S6的發射極和第七半導體開關S7的集電極相連接作為B型功率模塊的正極端，所述的第八半導體開關S8的發射極與所述的第九半導體開關S9的集電極相連接作為B型功率模塊的負極端；所述的第三直流電容器C3的正極端與所述的第六半導體開關S6的集電極相連接，第三直流電容器C3的負極端與第七半導體開關S7的發射極、第十半導體開關S10的發射極及保護可控硅S11的陰極相連接；所述的第四直流電容器C4的正極端與第八半導體開關S8的集電極、第十半導體開關S10的集電極以及保護可控硅S11的陽極相連接，第四直流電容器C4的負極端與第九半導體開關S9的發射極相連接；所述的第二阻容吸收電路CS1/RS1和所述的第二均壓電阻RJ1分別并聯于第十半導體開關S10的集電極和發射極，所述的第三充電二極管D14的陽極連接到第十半導體開關S10的集電極，所述的第三充電二極管D14的陰極連接到第六半導體開關S6的集電極；所述的第四充電二極管D15的陰極連接到所述的第十半導體開關S10的發射極，所述的第四充電二極管D15的陽極連接到所述的第九半導體開關S9的發射極。
[0008]本發明提出的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器，其優點是:使用保護IGBT結合成本較低的可控硅器件來實現直流短路電流的清除，降低變流器整體成本并降低運行損耗。基于本發明的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器可以應用于架空線柔性直流輸電(VSC-HVDC)等。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器的電路原理圖。
[0010]圖2為圖1所示的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器中上換流臂的電路原理圖。
[0011]圖3為圖1所示的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流器中下換流臂的電路原理圖。
[0012]圖4為圖2所示的上換流臂中A型功率模塊的電路原理圖。
[0013]圖5為圖3所示的上換流臂中B型功率模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]本發明提出的帶直流故障清除功能的模塊化多電平換流