CN202455253U - 一种桥臂切换多电平换流器 - Google Patents

一种桥臂切换多电平换流器 Download PDF

Info

Publication number
CN202455253U
CN202455253U CN201220003294XU CN201220003294U CN202455253U CN 202455253 U CN202455253 U CN 202455253U CN 201220003294X U CN201220003294X U CN 201220003294XU CN 201220003294 U CN201220003294 U CN 201220003294U CN 202455253 U CN202455253 U CN 202455253U
Authority
CN
China
Prior art keywords
brachium pontis
bridge arm
bridge
model
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201220003294XU
Other languages
English (en)
Inventor
胡鹏飞
江道灼
周月宾
郭捷
梁一桥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201220003294XU priority Critical patent/CN202455253U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202455253U publication Critical patent/CN202455253U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种桥臂切换多电平换流器，它包括6个相同的桥臂，每个桥臂由若干个H桥子模块、带反并联二极管的晶闸管和1个电感串联组成；第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂一端相连至直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂一端相连至直流电源负极，第一桥臂和第四桥臂的另一端相连作为A相输出端，第二桥臂和第五桥臂的另一端相连作为B相输出端，第三桥臂和第六桥臂的另一端相连作为C相输出端。本实用新型具有更低的损耗、易于扩展到高电压等级和在直流双极短路故障时能保持***稳定运行。

Description

一种桥臂切换多电平换流器
技术领域
本实用新型涉及电力电子和直流输电领域，尤其涉及一种桥臂切换多电平换流器。
技术背景
随着风电、太阳能等可再生能源的发展，这些分散能源接入电网的研究也越来越深入。轻型直流输电***（HVDC-L）具有有功无功快速解耦控制的能力、交流***短路电流限制能力等优点，所以HVDC-L是一种可再生能源并网的很好的方式。
目前HVDC-L的换流器广泛基于IGBT的两电平拓扑、三电平拓扑和模块化多电平（MMC）拓扑。两电平和三电平拓扑结构谐波含量大，***侧需要加装的滤波器容量大，成本高，占地面积大；MMC拓扑采用模块化设计，具有设计组装方便，谐波含量低等优点，但是由于其拓扑结构具有直流短路通路，对直流侧短路的限制能力极弱。
发明内容
本实用新型的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种桥臂切换多电平换流器。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种桥臂切换多电平换流器，它主要由6个桥臂组成，每个桥臂由若干个H桥子模块、若干个带反并联二极管的晶闸管和1个电感依次串联组成；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂连接直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂连接直流电源负极；第一桥臂和第四桥臂的相连，连接处为A相输出端；第二桥臂和第五桥臂相连，连接处为B相输出端；第三桥臂和第六桥臂相连，连接处为C相输出端。
本实用新型的有益效果是，本实用新型桥臂切换多电平换流器拓扑结构既具有模块化设计的特点，产生的波形谐波含量很低，同时由于子模块采用H桥结构，所以具有限制直流侧短路的能力，在发生严重的直流侧双极短路故障时，***也能工作，基本不会对交流***产生影响。
附图说明
图1是本实用新型新型桥臂切换多电平换流器的简化图；
图2是本实用新型新型桥臂切换多电平换流器的电路图；
图3是H桥功率模块结构示意图；
图4是正常工作时上桥臂H桥子模块电压参考波形图；
图5是正常工作时下桥臂H桥子模块电压参考波形图；
图6是直流双极短路故障时上桥臂H桥子模块电压参考波形图；
图7是直流双极短路故障时下桥臂H桥子模块电压参考波形图；
图8是新型桥臂切换多电平换流器正常运行部分仿真波形图；
图9是新型桥臂切换多电平换流器直流侧短路故障时仿真波形图。
具体实施方式
下面根据附图详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。
如图1所示，本实用新型桥臂切换多电平换流器由6个桥臂组成，如图2所示，每个桥臂由若干个H桥子模块、若干个带反并联二极管的晶闸管和1个电感依次串联组成，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂连接直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂连接直流电源负极；第一桥臂和第四桥臂的相连，连接处为A相输出端；第二桥臂和第五桥臂相连，连接处为B相输出端；第三桥臂和第六桥臂相连，连接处为C相输出端。
如图3所示，所述H桥型功率模块包括4个IGBT  T1-T4、4个二极管D1-D4和一个电容C；四个二极管D1~D4分别反并联在四个IGBT T1~T4的集电极和发射极之间，第一IGBT T1的发射极和第二IGBT  T2的集电极相连，第三IGBT T3的发射极和第四IGBT  T4的集电极相连，第一IGBT  T1的集电极和第三IGBT  T3的集电极相连，再和电容C的正极相连，第二IGBT   T2的发射极和第四IGBT  T4的发射极相连，再和电容C的负极相连，第一IGBT  T1的发射极作为端口1，第三IGBT  T3的发射极作为端口2。
本实用新型新型桥臂切换多电平换流器与现有换流器相比具有直流电压利用率高、损耗小、成本低并且能够在直流侧短路故障时维持***运行等优点。拓扑结构采用两级控制模式，***级控制和阀控制。正常运行状态下，***级控制的控制目标是有功和无功；直流双极短路故障状态下，有功输送停止，控制目标是子模块电容电压和无功。
***正常运行时，***级控制根据有功和无功指令，利用功率外环反馈产生有功无功电流指令值，进而采用dq前馈解耦控制策略产生换流器交流参考电压，再根据交流参考电压得到上下桥臂H桥功率模块参考电压，如图4、图5所示。阀控制器根据上下桥臂H桥功率模块参考电压，采取阶梯波调制策略，控制H桥子模块产生离散的阶梯波逼近参考电压；当换流器交流参考电压为正时，触发上桥臂晶闸管，闭锁下桥臂晶闸管，交流电压由上桥臂H桥子模块产生，反之当换流器交流参考电压为负时，触发下桥臂晶闸管，闭锁上桥臂晶闸管，交流电压由下桥臂H桥子模块产生，每相上下桥臂各导通半个周期，构成整个周期的交流参考电压，同一时刻只有一个桥臂的子模块工作，损耗小。为了既保证交流电压输出的波形，又保证晶闸管的可靠关断，闭锁桥臂晶闸管时的时机应为交流电压过零时刻且相应的桥臂电流为负（取电流流入晶闸管阳极的方向为正）。
直流侧短路故障时，***极控制模式和正常运行模式略有不同，采取定电容电压和定无功控制，上下桥臂的参考电压波形如图6、图7所示。阀控制原理与正常运行相似。
图8是本实用新型桥臂切换多电平换流器在正常工作状态下，交流电压、交流电流、桥臂电压和桥臂电流的波形，谐波含量小；图9是本实用新型桥臂切换多电平换流器在直流侧短路故障时，交流电压、交流电流、桥臂电压和桥臂电流的波形，***仍能稳定运行，显示出良好的直流短路电流限制能力。

Claims (1)

1.一种桥臂切换多电平换流器，其特征在于，它主要由6个桥臂组成，每个桥臂由若干个H桥子模块、若干个带反并联二极管的晶闸管和1个电感依次串联组成；所述第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂连接直流电源正极，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂连接直流电源负极；第一桥臂和第四桥臂的相连，连接处为A相输出端；第二桥臂和第五桥臂相连，连接处为B相输出端；第三桥臂和第六桥臂相连，连接处为C相输出端。
CN201220003294XU 2012-01-06 2012-01-06 一种桥臂切换多电平换流器 Expired - Fee Related CN202455253U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201220003294XU CN202455253U (zh) 2012-01-06 2012-01-06 一种桥臂切换多电平换流器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201220003294XU CN202455253U (zh) 2012-01-06 2012-01-06 一种桥臂切换多电平换流器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202455253U true CN202455253U (zh) 2012-09-26

Family

ID=46871079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201220003294XU Expired - Fee Related CN202455253U (zh) 2012-01-06 2012-01-06 一种桥臂切换多电平换流器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202455253U (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545664A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 浙江大学 桥臂切换多电平换流器
CN103580521A (zh) * 2013-11-18 2014-02-12 南京南瑞继保电气有限公司 一种多电平电压源换流器及其控制方法
CN103904658A (zh) * 2014-03-31 2014-07-02 南方电网科学研究院有限责任公司 具有桥臂冗余功能的模块化多电平换流器及其控制方法
CN106712222A (zh) * 2017-03-13 2017-05-24 北京新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车的换相保护电路、换相保护方法及电动汽车
CN107204626A (zh) * 2017-06-09 2017-09-26 电子科技大学 一种lcc‑mmc交错混合双极直流输电***
EP3206289A4 (en) * 2014-10-08 2018-05-30 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
CN110995038A (zh) * 2019-11-21 2020-04-10 中国电力科学研究院有限公司 换流器mmc及基于mmc的直流故障隔离方法和***

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545664A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 浙江大学 桥臂切换多电平换流器
CN103580521A (zh) * 2013-11-18 2014-02-12 南京南瑞继保电气有限公司 一种多电平电压源换流器及其控制方法
CN103904658A (zh) * 2014-03-31 2014-07-02 南方电网科学研究院有限责任公司 具有桥臂冗余功能的模块化多电平换流器及其控制方法
EP3206289A4 (en) * 2014-10-08 2018-05-30 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device
CN106712222A (zh) * 2017-03-13 2017-05-24 北京新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车的换相保护电路、换相保护方法及电动汽车
CN106712222B (zh) * 2017-03-13 2019-02-01 北京新能源汽车股份有限公司 一种电动汽车的换相保护电路、换相保护方法及电动汽车
CN107204626A (zh) * 2017-06-09 2017-09-26 电子科技大学 一种lcc‑mmc交错混合双极直流输电***
CN107204626B (zh) * 2017-06-09 2021-05-11 电子科技大学 一种lcc-mmc交错混合双极直流输电***
CN110995038A (zh) * 2019-11-21 2020-04-10 中国电力科学研究院有限公司 换流器mmc及基于mmc的直流故障隔离方法和***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102545664A (zh) 桥臂切换多电平换流器
CN202455253U (zh) 一种桥臂切换多电平换流器
CN107204626B (zh) 一种lcc-mmc交错混合双极直流输电***
CN106787707B (zh) 内嵌储能型多模块串联式光伏直流升压变换器及应用方法
CN104052026B (zh) 用于模块化多电平换流器的子模块拓扑及其应用
CN103441691B (zh) 一种谐振型电力电子变流器及变流器装置
CN101621255B (zh) 一种级联型能馈式高压变流器
WO2012024984A1 (zh) 基于模块化多电平变换器的无变压器电池储能拓扑结构
Li et al. A comparative study of Z-source inverter and enhanced topologies
CN105811771B (zh) 一种基于mmc隔离型dc/dc变换器开关损耗的确定方法
CN107834602B (zh) 一种微源半桥变流器串联型微电网***
CN105576982A (zh) 非隔离型直流变压器
CN202586797U (zh) 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用
CN102664546A (zh) 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用
CN102723888A (zh) 一种三端口全桥逆变器及其控制方法
CN102710154B (zh) 主电路基于晶闸管的四象限多电平电流源型变换器
CN111478573A (zh) 适用于单三相电网的功率因素调整架构及其控制方法
CN102013690A (zh) 一种基于mmc模块化多电平的无变压器电感储能拓扑结构
CN113489326A (zh) 一种应用于能量路由器的两级式dc/ac双向变换装置
CN106505902B (zh) Lcc/vsc直流互联变压器
CN105656336A (zh) 一种降低直流侧谐波的换流器结构
CN103840474A (zh) 一种中高压直挂式静止同步无功补偿器主电路拓扑结构
Luan et al. Analysis and design of PWM-CSC for HVDC transmission systems
Luo et al. A distributed control method for power module voltage balancing of modular multilevel converters
CN103036398A (zh) 单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120926

Termination date: 20140106