一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路及其控制方法
专利汇可以提供一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种新型 模 块 化多电平换流器 子模块拓扑 电路 及其控制方法。涉及电 力 系统直流输配电保护控制领域，尤其涉及一种具有直流侧故障穿越能力的MMC子模块拓扑电路及其控制方法。提供了一种模块化程度高，可靠性更高，并且正反向故障抑制 电流 能力更强、更均衡的新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路及其控制方法。包括进线端口X、出线端口Y，在进线端口X和出线端口Y之间 串联 连接有至少二个半桥子模块，所述半桥子模块具有输入端口、输出端口一和输出端口二，所述的功率 开关 器件可以是IGBT或MOSFET。本 发明 具有很强的 故障电流 抑制能力。，下面是一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，包括进线端口X、出线端口Y，其特征在于，在进线端口X和出线端口Y之间串联连接有至少二个半桥子模块，所述半桥子模块具有输入端口、输出端口一和输出端口二，
各所述半桥子模块输入端口的前端设一开关器件，
各所述半桥子模块输出端口一的前端设一晶闸管；
在最后一子模块的后端还并联连接有尾端一晶闸管和尾端开关器件；
两相邻子模块中前端子模块的输出端口一与后端子模块的输出端口二之间连接有一二极管；
在所述进线端口X和第一子模块输出端口二之间连接一头端二极管，所述出线端口和所述最后一子模块的输出端口一之间连接一尾端二极管。
2.根据权利要求1所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述半桥子模块由两个功率开关器件和一个电容组成；其中第一个开关器件GJ1的发射极与第二个开关器件GJ2的集电极连接，构成所述半桥子模块的输入端口；
所述第一个开关器件GJ1的集电极与所述电容的正极连接，构成所述半桥子模块的输出端口一；
所述第二个开关器件GJ2的发射极与所述电容负极连接，构成所述半桥子模块的输出端口二；
所述J为1 n。
~
3.根据权利要求1所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述至少二个半桥子模块为N个，依序为H1、H2……Hn；
所述开关器件为N个，依序为Q1、Q2……Qn；所述尾端开关器件为Qn+1；
所述晶闸管为N个，依序为VT1、VT2……VTn；所述尾端为VTn+1；
所述二极管为N-1个，依序为D2、D3……Dn；所述头端二极管为D1，所述尾端二极管为Dn+1。
4.根据权利要求3所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述开关器件Q1的发射极连接所述进线端口X、集电极连接所述第一半桥子模块H1的输入端口；
所述第J个开关器件QJ的发射极与第J-1个半桥子模块的输出端口二连接，所述第J个开关器件QJ的集电极与第J个半桥子模块的输入端口连接；
所述尾端开关器件Qn+1的发射极与所述半桥子模块Hn的输出端口二连接，所述尾端开关器件Qn+1的集电极与所述出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
5.根据权利要求3所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述晶闸管VT1的阳极连接所述进线端口X、阴极连接所述第一半桥子模块H1的输出端口一；
第J个晶闸管VTJ的阳极与第J-1个半桥子模块的输出端口二连接、阴极连接第J个半桥子模块的输出端口一；
所述尾端晶闸管VTn+1的阳极连接所述半桥子模块HN的输出端口二、阴极连接所述出线端口Y；
所述J为2、3……n。
6.根据权利要求3所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述头端二极管D1的负极与所述进线端口X连接、正极连接第一半桥子模块H1的输出端口二；
所述第J个二极管的负极与第J-1个半桥子模块的输出端口一连接、正极与第J个半桥子模块的输出端口二连接；
第J+1个二极管的负极与第N个半桥子模块的输出端口一连接、负极与出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
7.根据权利要求1所述的一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路，其特征在于，所述的功率开关器件可以是IGBT或MOSFET。
8.一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路的控制方法，其特征在于，按以下步骤进行：
1）、换流器正常运行时，设置初始状态；闭锁所有晶闸管VT1, VT2…VTN, VTN+1的控制极触发信号，且触发所有开关器件Q1, Q2…Qn,Qn+1处于导通状态、半桥子模块的两个开关器件处于互补导通状态；
2）、检测故障信号；当检测到换流器发生直流短路故障时，闭锁所有半桥子模块中开关器件的触发信号，闭锁所有开关器件Q1, Q2…Qn,Qn+1的触发信号；检测故障电流方向，当故障电流为正时，去步骤3）；当故障电流为负时，去步骤4）；
3）、触发所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1处于导通状态，故障电流由进线端口X进入，再流经所有晶闸管和各子模块中的电容；检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕；
4）、闭锁所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1，故障电流由出线端口Y进入，再流经所有二极管和各子模块中的电容；检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕。
一种新型模块化多电平换流器子模块拓扑电路及其控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
各所述半桥子模块输出端口一的前端设一晶闸管；
在最后一子模块的后端还并联连接有尾端一晶闸管和尾端开关器件；
两相邻子模块中前端子模块的输出端口一与后端子模块的输出端口二之间连接有一二极管；
在所述进线端口X和第一子模块输出端口二之间连接一头端二极管，所述出线端口和所述最后一子模块的输出端口一之间连接一尾端二极管。
所述第二个开关器件GJ2的发射极与所述电容负极连接，构成所述半桥子模块的输出端口二；
所述J为1 n。
~
所述晶闸管为N个，依序为VT1、VT2……VTn；所述尾端为VTn+1；
所述二极管为N-1个，依序为D2、D3……Dn；所述头端二极管为D1，所述尾端二极管为Dn+1。
所述尾端开关器件Qn+1的发射极与所述半桥子模块HN的输出端口二连接，所述尾端开关器件Qn+1的集电极与所述出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
所述尾端晶闸管VTn+1的阳极连接所述半桥子模块HN的输出端口二、阴极连接所述出线端口Y；
所述J为2、3……n。
第J+1个二极管的负极与第N个半桥子模块的输出端口一连接、负极与出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
2）、检测故障信号；当检测到换流器发生直流短路故障时，闭锁所有半桥子模块中开关器件的触发信号，闭锁所有开关器件Q1, Q2…Qn,Qn+1的触发信号；检测故障电流方向，当故障电流为正时，去步骤3）；当故障电流为负时，去步骤4）；
3）、触发所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1处于导通状态，故障电流由进线端口X进入，再流经所有晶闸管和各子模块中的电容，有效的抑制了故障电流，且避免了故障大电流流过功率开关器件；检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕；
4）、闭锁所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1，故障电流由出线端口Y进入，再流经所有二极管和各子模块中的电容，有效的抑制了故障电流，且避免了故障大电流流过功率开关器件；
检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕。
图3是本发明针对正向故障电流的工作原理图，
图4是本发明针对反向故障电流的工作原理图，
图5是本发明控制流程图；
图中H1、H2……Hn为半桥子模块，
Usm1、Usm2……Usmn为半桥子模块中电容器，
G11、G12、G21、G22……Gn1、Gn2为半桥子模块中开关器件，
Q1、Q2……Qn、Qn+1为开关器件，
VT1、VT2……VTn、VTn+1为晶闸管，
D1、D2、D3……Dn、Dn+1为二极管，
X为进线端口，Y为出线端口；
图3、4中的箭头方向表达为故障电流方向。
具体实施方式
各所述半桥子模块输出端口一的前端设一晶闸管；
在最后一子模块的后端还并联连接有尾端一晶闸管和尾端开关器件；
两相邻子模块中前端子模块的输出端口一与后端子模块的输出端口二之间连接有一二极管；
在所述进线端口X和第一子模块输出端口二之间连接一头端二极管，所述出线端口和所述最后一子模块的输出端口一之间连接一尾端二极管。
所述第二个开关器件GJ2的发射极与所述电容负极连接，构成所述半桥子模块的输出端口二；
所述J为1 n。
~
所述晶闸管为N个，依序为VT1、VT2……VTn；所述尾端为VTN+1；
所述二极管为N-1个，依序为D2、D3……Dn；所述头端二极管为D1，所述尾端二极管为Dn+1。
所述尾端开关器件Qn+1的发射极与所述半桥子模块HN的输出端口二连接，所述尾端开关器件QN+1的集电极与所述出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
所述尾端晶闸管VTn+1的阳极连接所述半桥子模块HN的输出端口二、阴极连接所述出线端口Y；
所述J为2、3……n。
第J+1个二极管的负极与第N个半桥子模块的输出端口一连接、负极与出线端口Y连接；
所述J为2、3……n。
2）、检测故障信号；当检测到换流器发生直流短路故障时，闭锁所有半桥子模块中开关器件的触发信号，闭锁所有开关器件Q1, Q2…Qn,Qn+1的触发信号；检测故障电流方向，当故障电流为正时，去步骤3）；当故障电流为负时，去步骤4）；
3）、触发所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1处于导通状态，故障电流由进线端口X进入，再流经所有晶闸管和各子模块中的电容，有效的抑制了故障电流，且避免了故障大电流流过功率开关器件，如图3所示；检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕；
4）、闭锁所有晶闸管VT1, VT2…VTn,VTn+1，此时，所有晶闸管处于闭锁状态，因此，故障电流由出线端口Y进入，再流经所有二极管和各子模块中的电容，有效的抑制了故障电流，且避免了故障大电流流过功率开关器件，如图4所示；检测故障电流值，当故障电流值为0时，完毕。
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