一種帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路，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變流模塊電路。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提出一種帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路，以克服現有技術之不足，使用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的模塊化多電平變流模塊電路，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、第一保護可控硅S6、第二保護可控硅S7、第三保護可控硅S8、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、第六續流二極管D6、阻容吸收電路CS/RS、均壓電阻RJ、第一充電二極管D9、第二充電二極管D10、第一限流電阻RL1及第二限流電阻RL2;
[0005]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，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;所述的第一保護可控硅S6的陽極與所述的第六續流二極管D6的陰極相連接;所述的第一保護可控硅S6的陰極與所述的第六續流二極管D6的陽極相連接，所述的第一半導體開關S1的發射極與第二半導體開關S2的集電極相連接后作為帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的正極端，所述的第三半導體開關S3的發射極與所述的第四半導體開關S4的集電極相連接后作為帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的負極端;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的負極端同時與第二半導體開關S2的發射極、第五半導體開關S5的發射極以及第一保護可控硅S6的陰極相連接;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、第五半導體開關S5的集電極以及第一保護可控硅S6的陽極相連接，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;所述的阻容吸收電路CS/RS和所述的均壓電阻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D9的陽極連接到第一限流電阻RL1的一端，第一限流電阻RL1的另一端連接到第五半導體開關S5的集電極，第一充電二極管D9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D10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D10的陽極連接到第二限流電阻RL2的一端，所述的第二限流電阻RL2的另一端連接到所述的第四半導體開關S4的發射極;所述的第二保護可控硅S7的陰極與所述的第二半導體開關S2的集電極相連接，第二保護可控硅S7的陽極與第二半導體開關S2的發射極相連接;所述的第三保護可控硅S8的陰極與所述的第三半導體開關S3的集電極相連接，第三保護可控硅S8的陽極與第三半導體開關S3的發射極相連接。
[0006]本發明提出的帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路，其優點是:使用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的模塊化多電平變流模塊電路可以應用于柔性直流輸電(VSC-HVDC)、靜止同步補償器(STATC0M)，等等。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明的帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0008]本發明提出的帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路，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、第一保護可控硅S6、第二保護可控硅S7、第三保護可控硅S8、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、第六續流二極管D6、阻容吸收電路CS/RS、均壓電阻RJ、第一充電二極管D9、第二充電二極管D10、第一限流電阻RL1及第二限流電阻RL2;
[0009]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，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;所述的第一保護可控硅S6的陽極與所述的第六續流二極管D6的陰極相連接;所述的第一保護可控硅S6的陰極與所述的第六續流二極管D6的陽極相連接，所述的第一半導體開關S1的發射極與第二半導體開關S2的集電極相連接后作為帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的正極端，所述的第三半導體開關S3的發射極與所述的第四半導體開關S4的集電極相連接后作為帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的負極端;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的負極端同時與第二半導體開關S2的發射極、第五半導體開關S5的發射極以及第一保護可控硅S6的陰極相連接;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、第五半導體開關S5的集電極以及第一保護可控硅S6的陽極相連接，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;所述的阻容吸收電路CS/RS和所述的均壓電阻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D9的陽極連接到第一限流電阻RL1的一端，第一限流電阻RL1的另一端連接到第五半導體開關S5的集電極，第一充電二極管D9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D10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D10的陽極連接到第二限流電阻RL2的一端，所述的第二限流電阻RL2的另一端連接到所述的第四半導體開關S4的發射極;所述的第二保護可控硅S7的陰極與所述的第二半導體開關S2的集電極相連接，第二保護可控硅S7的陽極與第二半導體開關S2的發射極相連接;所述的第三保護可控硅S8的陰極與所述的第三半導體開關S3的集電極相連接，第三保護可控硅S8的陽極與第三半導體開關S3的發射極相連接。
[0010]圖1所示為本發明提出的帶直流故障清除的模塊化多電平變流模塊電路的電路原理圖。圖1中，變流模塊電路包括第一