CN110365235A - 一种基于模块化多电平换流器的整流装置 - Google Patents

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周封
姜鹏
徐明宇
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王冰
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Abstract

本发明提供了一种基于模块化多电平换流器的整流装置，包括换流器模块体，所述换流器模块体的一端通过变压器与配电网相连，所述换流器模块体的另一端与中压直流母线相连，所述换流器模块体整体由若干组子模块组成，所述子模块的一端连接有子模块A输出端，所述子模块的另一端连接有子模块C输入端，所述子模块内部连接有保护开关，所述子模块的内部连接有IGBT‑a和IGBT‑b，所述子模块的一端通过电抗器与交流电端相连。通过采用多组桥臂进行配合，并且桥臂内部通过子模块与保护开关进行配合连接，能够提高整体在发生直流短路故障时抑制故障电流的能力，提高整体直流故障穿越的能力以及安全性能。

Description

一种基于模块化多电平换流器的整流装置
技术领域
本发明涉及整流技术领域，具体涉及一种基于模块化多电平换流器的整流装置。
背景技术
随着现代电力科学技术的发展，基于电压源型模块化的换流器的中压直流配电技术研究成为研究的热点，并且已经投向于工程实践，在直流配电以及新能源的***接入和直流负荷的发展下，对可靠的整流技术的需要更为迫切。但是在现有技术中的基于模块化多电平换流器的整流技术在实际使用过程中常存在以下缺陷：1、***内部抑制短路故障电流能力较差；2、实际工作时不能够实时满足内部模式电压的切换；3、现有技术中的模块化多电平换流器的整体装置在进行远距离直流电能配送时的能力较差；4、换流器***整体的稳定性较差。
为此，提出一种基于模块化多电平换流器的整流装置来解决现有技术问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于模块化多电平换流器的整流装置，从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种基于模块化多电平换流器的整流装置，包括换流器模块体，所述换流器模块体的一端通过变压器与配电网相连，所述换流器模块体的另一端与中压直流母线相连，所述换流器模块体整体由若干组子模块组成，所述子模块的一端连接有子模块A输出端，所述子模块的另一端连接有子模块C输入端，所述子模块内部连接有保护开关，所述子模块的内部连接有IGBT-a和IGBT-b，所述IGBT-a和IGBT-b的两端连接有电容C0，所述子模块的一端通过电抗器与交流电端相连，所述子模块的另一端连接有直流电端，所述保护开关的内部连接有晶闸管和高速旁路开关，所述子模块与电抗器连接组成桥臂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述换流器模块体由六组桥臂组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述桥臂整体由若干组子模块串联并且与电抗器串联连接组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述子模块由IGBT-a和IGBT-b与反并联二极管和串联连接的电容C0组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电容C0为直流储能电容。
作为本发明的一种优选技术方案，所述保护开关由一组晶闸管和一组高速旁路开关组成，且两者均并联连接在子模块两端。。
作为本发明的一种优选技术方案，所述桥臂内部的子模块均为同一结构。
本发明所达到的有益效果是：
1、通过采用多组桥臂进行配合，并且桥臂内部通过子模块与保护开关进行并联配合连接，能够提高整体在发生直流短路故障时抑制故障电流的能力，提高整体直流故障穿越的能力以及安全性能。
2、通过加设若干组串联连接的子模块能够在不同方向的电流下进行全模块电压以及零模块电压模式之间的自由切换，提高整体的实用性。
3、整体两端连接交流电端与直流电端，整流器实际运作时，子模块数量增加的越多，越能使得直流电进行远距离电能配送的能力的提高。
4、整体***，能够实现直流负载与分布式电源之间的灵活接入，并且可以实现与直流配电网和多个交流配电线路之间各组功率的控制，提高整体换流器在供电电路中的稳定性以及可靠性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明的换流器内部电路结构示意图。
图2是本发明的子模块结构示意图。
图3是本发明的外部连接原理结构示意图。
图中：1、换流器模块体；2、变压器；3、配电网；4、中压直流母线；5、子模块；6、子模块A输出端；7、子模块C输入端；8、保护开关；9、IGBT-a；10、IGBT-b；11、电容C0；12、电抗器；13、交流电端；14、直流电端；15、晶闸管；16、高速旁路开关；17、桥臂。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明提供一种基于模块化多电平换流器的整流装置，包括换流器模块体1，所述换流器模块体1的一端通过变压器2与配电网3相连，所述换流器模块体1的另一端与中压直流母线4相连，所述换流器模块体1整体由若干组子模块5组成，所述子模块5的一端连接有子模块A输出端6，所述子模块5的另一端连接有子模块C输入端7，所述子模块5内部连接有保护开关8，所述子模块5的内部连接有IGBT-a9和IGBT-b10，所述IGBT-a9和IGBT-b10的两端连接有电容C011，所述子模块5的一端通过电抗器12与交流电端13相连，所述子模块5的另一端连接有直流电端14，所述保护开关8的内部连接有晶闸管15和高速旁路开关16，所述子模块5与电抗器12连接组成桥臂17。
通过采用上述技术方案，进一步所述换流器模块体1由六组桥臂17组成。
通过采用上述技术方案，进一步所述桥臂17整体由若干组子模块5串联并且与电抗器12串联连接组成。
通过采用上述技术方案，进一步所述子模块5由IGBT-a9和IGBT-b10与反并联二极管和串联连接的电容C011组成。
通过采用上述技术方案，进一步所述电容C011为直流储能电容。
通过采用上述技术方案，进一步所述保护开关8由一组晶闸管15和一组高速旁路开关16组成，且两者均并联连接在子模块5两端。
通过采用上述技术方案，进一步所述桥臂17内部的子模块5均为同一结构。
工作原理：换流器模块体1内部由六个桥臂17组成，其中每组桥臂17由若干组相互连接且结构相同的子模块5和一个参数相同的电抗器12串联连接而成，其中，换流器模块体1在与中压直流母线4的连接上无储能电容。换流器内部的子模块5由IGBT与反并联连接的二极管共同构成的一个半桥和一个直流储能电容C011组成，其中每个子模块5均串联连接，在实际工作时候，可以在两个电流方向的情况下进行全模块电压和零模块电压两种模式之间自由切换。在内部中，桥臂17上有选择地控制各个子模块5，一个桥臂17可以看作为一个可控电压源，通过调节桥臂17之间的电压并可以得到所需的换流器出口处的直流电压。在内部的保护开关8中，内部装设有高速旁路开关16，当子模块5发生故障时，高速旁路开关16可将发生故障的子模块5进行快速开通使其旁路，能够保证整体桥臂17的电流连续性，并联连接的晶闸管15在当装置发生故障时，可以保护IGBT-b10的续流工作，提高整体工作的稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于模块化多电平换流器的整流装置，包括换流器模块体（1），其特征在于，所述换流器模块体（1）的一端通过变压器（2）与配电网（3）相连，所述换流器模块体（1）的另一端与中压直流母线（4）相连，所述换流器模块体（1）整体由若干组子模块（5）组成，所述子模块（5）的一端连接有子模块A输出端（6），所述子模块（5）的另一端连接有子模块C输入端（7），所述子模块（5）内部连接有保护开关（8），所述子模块（5）的内部连接有IGBT -a（9）和IGBT -b（10），所述IGBT -a（9）和IGBT -b（10）的两端连接有电容C0（11），所述子模块（5）的一端通过电抗器（12）与交流电端（13）相连，所述子模块（5）的另一端连接有直流电端（14），所述保护开关（8）的内部连接有晶闸管（15）和高速旁路开关（16），所述子模块（5）与电抗器（12）连接组成桥臂（17）。
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述换流器模块体（1）由六组桥臂（17）组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述桥臂（17）整体由若干组子模块（5）串联并且与电抗器（12）串联连接组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述子模块（5）由IGBT -a（9）和IGBT -b（10）与反并联二极管和串联连接的电容C0（11）组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述电容C0（11）为直流储能电容。
6.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述保护开关（8）由一组晶闸管（15）和一组高速旁路开关（16）组成，且两者均并联连接在子模块两端。
7.根据权利要求1所述的一种基于模块化多电平换流器的整流装置，其特征在于：所述桥臂（17）内部的子模块（5）均为同一结构。
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