CN105515428A - 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑 - Google Patents

基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑 Download PDF

Info

Publication number
CN105515428A
CN105515428A CN201610047416.8A CN201610047416A CN105515428A CN 105515428 A CN105515428 A CN 105515428A CN 201610047416 A CN201610047416 A CN 201610047416A CN 105515428 A CN105515428 A CN 105515428A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
submodule
brachium pontis
module
sub
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.)
Pending
Application number
CN201610047416.8A
Other languages
English (en)
Inventor
赵成勇
刘航
许建中
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.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
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 North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN201610047416.8A priority Critical patent/CN105515428A/zh
Publication of CN105515428A publication Critical patent/CN105515428A/zh
Priority to EP17152577.7A priority patent/EP3197038B1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters

Landscapes

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

Abstract

本发明提供基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑。半桥MMC自均压拓扑，由半桥MMC模型和自均压辅助回路联合构建。半桥MMC模型与自均压辅助回路通过辅助回路中的6<i>N</i>个机械开关发生电气联系，机械开关闭合，两者构成基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，机械开关打开，拓扑等效为半桥MMC拓扑。在不强调两种拓扑差异的情况下，自均压辅助回路中的6<i>N</i>个机械开关可以省略，用导线替代，直接构成基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑。该半桥MMC自均压拓扑，不依赖于专门的均压控制，能够在完成直交流能量转换的基础上，自发地实现子模块电容电压的均衡，同时能相应降低子模块触发频率和电容容值，实现半桥MMC的基频调制。

Description

基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑
技术领域
本发明涉及柔性输电领域，具体涉及一种基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑。
背景技术
模块化多电平换流器MMC是未来直流输电技术的发展方向，MMC采用子模块(Sub-module，SM)级联的方式构造换流阀，避免了大量器件的直接串联，降低了对器件一致性的要求，同时便于扩容及冗余配置。随着电平数的升高，输出波形接近正弦，能有效避开低电平VSC-HVDC的缺陷。
半桥MMC由半桥子模块组合而成，半桥子模块由2个IGBT模块，1个子模块电容，1个晶闸管及1个机械开关构成，成本低，运行损耗小。
与两电平、三电平VSC不同，半桥MMC的直流侧电压并非由一个大电容支撑，而是由一系列相互独立的悬浮子模块电容串联支撑。为了保证交流侧电压输出的波形质量和保证模块中各功率半导体器件承受相同的应力，也为了更好的支撑直流电压，减小相间环流，必须保证子模块电容电压在桥臂功率的周期性流动中处在动态稳定的状态。
基于电容电压排序的排序均压算法是目前解决半桥MMC中半桥子模块电容电压均衡问题的主流思路，这一方案良好的均压效果在仿真和实践中都能得到验证，但是也在不断地暴露着它的一些固有缺陷。首先，排序功能的实现必须依赖电容电压的毫秒级采样，需要大量的传感器以及光纤通道加以配合；其次，当半桥子模块数目增加时，电容电压排序的运算量迅速增大，为控制器的硬件设计带来巨大挑战；此外，排序均压算法的实现对子模块的开断频率有很高的要求，开断频率与均压效果紧密相关，在实践过程中，可能因为均压效果的限制，不得不提高子模块的触发频率，进而带来换流器损耗的增加。
文献“ADC-LinkVoltageSelf-BalanceMethodforaDiode-ClampedModularMultilevelConverterWithMinimumNumberofVoltageSensors”，提出了一种依靠钳位二极管和变压器来实现MMC子模块电容电压均衡的思路。但该方案在设计上一定程度破坏了子模块的模块化特性，子模块电容能量交换通道也局限在相内，没能充分利用MMC的既有结构，三个变压器的引入在使控制策略复杂化的同时也会带来较大的改造成本。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种经济的，不依赖均压算法，同时能相应降低子模块触发频率和电容容值的半桥MMC自均压拓扑。
本发明具体的构成方式如下。
基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，包括由A、B、C三相构成的半桥MMC模型，A、B、C三相分别由2N个半桥子模块，2个桥臂电抗器串联而成；包括由6N个机械开关，6N+1个钳位二极管组成的自均压辅助回路。
上述基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，A相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容负极向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接；A相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容负极向下与A相上桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块电容负极相连接；A相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容负极向下经两个桥臂电抗器与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块电容负极相连接；A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容负极向下与A相下桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接，其IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块电容负极相连接；A相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容负极向下与直流母线负极相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块电容负极相连接；B相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容正极向上与直流母线正极相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块电容正极相连接；B相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容正极向上与B相上桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+1个子模块电容正极相连接；B相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容正极向上与B相上桥臂的第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器与B相下桥臂的第1个子模块电容正极相连接；B相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容正极向上与B相下桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+1个子模块电容正极相连接；B相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容正极向上与B相下桥臂第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接；C相上下桥臂子模块的连接方式与A相或B相一致。
上述基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，自均压辅助回路中，钳位二极管，通过机械开关连接A相上桥臂中第i个子模块电容与第i+1个子模块电容正极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关连接A相上桥臂中第N个子模块电容与A相下桥臂第1个子模块电容正极；通过机械开关连接A相下桥臂中第i个子模块电容与A相下桥臂第i+1个子模块电容正极，其中i的取值为1～N-1。钳位二极管，通过机械开关连接B相上桥臂中第i个子模块电容与第i+1个子模块电容负极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关连接B相上桥臂中第N个子模块电容与B相下桥臂第1个子模块电容负极；通过机械开关连接B相下桥臂中第i个子模块电容与B相下桥臂第i+1个子模块电容负极，其中i的取值为1～N-1。同时钳位二极管，通过机械开关连接A相上桥臂第一个子模块电容与B相上桥臂第一个子模块电容负极；通过机械开关连接A相下桥臂第N个子模块电容与B相下桥臂第N个子模块电容正极。C相钳位二极管的连接关系与其子模块的连接关系相对应。
附图说明
图1是半桥子模块的结构示意图；
图2是基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的性能与工作原理，以下结合附图对对发明的构成方式与工作原理进行具体说明。但基于该原理的半桥MMC自均压拓扑不限于图2。
参考图2，基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，包括由A、B、C三相构成的半桥MMC模型，A、B、C三相每个桥臂分别由N个半桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成；包括由6N个机械开关，6N+1个钳位二极管。
半桥MMC模型中，A相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C -au-_1负极向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接；A相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C- au-_i 负极向下与A相上桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块电容C-au-_i-1负极相连接；A相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -au-_N 负极向下经两个桥臂电抗器L 0与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块电容C -au-_N-1负极相连接；A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C-al-_i 负极向下与A相下桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接，其IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块电容C -al-_i-1负极相连接；A相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -al_N 负极向下与直流母线负极相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块电容C -al-_N-1负极相连接；B相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C- bu-_1正极向上与直流母线正极相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块电容C-bu-_2正极相连接；B相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C-bu-_i 正极向上与B相上桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+1个子模块电容C- bu-_i+1正极相连接；B相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -bu-_N 正极向上与B相上桥臂的第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器L 0与B相下桥臂的第1个子模块电容C -bl-_1正极相连接；B相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C- bl_i 正极向上与B相下桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+1个子模块电容C- bl-_i+1正极相连接；B相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容C-bl_N 正极向上与B相下桥臂第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接。C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致。
自均压辅助回路中，钳位二极管，通过机械开关K au_i3、K au_（i+1）3连接A相上桥臂中第i个子模块电容C-au-_i 与第i+1个子模块电容C-au-_i+1正极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关K au_N3、K al_13连接A相上桥臂中第N个子模块电容C -au-_N 与A相下桥臂第1个子模块电容C-al-_1正极；通过机械开关K al_i3、K al_（i+1）3连接A相下桥臂中第i个子模块电容C -al-_i 与A相下桥臂第i+1个子模块电容C -al-_i+1正极，其中i的取值为1～N-1。钳位二极管，通过机械开关K bu_i3、K bu_（i+1）3连接B相上桥臂中第i个子模块电容C-bu-_i 与第i+1个子模块电容C -bu-_i+1负极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关K bu_N3、K bl_13连接B相上桥臂中第N个子模块电容C -bu-_N 与B相下桥臂第1个子模块电容C -bl-_1负极；通过机械开关K bl_i3、K bl_（i+1）3连接B相下桥臂中第i个子模块电容C -bl-_i 与B相下桥臂第i+1个子模块电容C -bl-_i+1负极，其中i的取值为1～N-1。同时钳位二极管，通过机械开关K bu_13连接A相上桥臂第一个子模块电容C -au-_1与B相上桥臂第一个子模块电容C-bu-_1负极；通过机械开关K al_N3连接A相下桥臂第N个子模块电容C-al_N 与B相下桥臂第N个子模块电容C-bl-_N 正极。C相钳位二极管的连接关系与A相一致。
自均压辅助回路中6N个机械开关K au_i3、K al_i3、K bu_i3、K bl_i3、K cu_i3、K cl_i3常闭，其中i的取值为1～N。A相上桥臂第i个子模块电容C -au-_i 旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C-au-_i 与子模块电容C-au-_i-1通过钳位二极管并联；A相下桥臂第一个子模块电容C- al_1旁路时，子模块电容C- al-_1通过钳位二极管、两个桥臂电抗器L 0与子模块电容C-au-_N 并联；A相下桥臂第i个子模块电容C-al_i 旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C -al-_i 与子模块电容C- al_i-1通过钳位二极管并联。
自均压辅助回路中6N个机械开关K au_i3、K al_i3、K bu_i3、K bl_i3、K cu_i3、K cl_i3常闭，其中i的取值为1～N。B相上桥臂第i个子模块电容C-bu-_i 旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C-bu-_i 与子模块电容C-bu-_i+1通过钳位二极管并联；B相上桥臂第N个子模块电容C-bu_N 旁路时，子模块电容C- bu-_N 通过钳位二极管、两个桥臂电抗器L 0与子模块电容C- bl-_1并联；B相下桥臂第i个子模块电容C-bl_i 旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C-bl-_i 与子模块电容C- bl_i+1通过钳位二极管并联。
在直交流能量转换的过程中，各个子模块交替投入、旁路，A、B相上下桥臂间电容电压在钳位二极管的作用下，满足下列约束：
依靠跨在A、B相间的两个钳位二极管，基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑中，子模块电容C-au-_1与子模块电容C-bu-_1的电压之间，子模块电容C -al-_N 与子模块电容C-bl_N 的电压之间存在下列不等式约束；
由此可知，半桥MMC在完成直交流能量转换的动态过程中，满足下面的约束条件：
C、B相间的约束条件与A、B相间的约束条件一致。
由上述具体说明可知，该半桥MMC拓扑具备子模块电容电压自均衡能力。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (5)

1.基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，其特征在于：包括由A、B、C三相构成的半桥MMC模型，A、B、C三相分别由2N个半桥子模块，2个桥臂电抗器串联而成；包括由6N个机械开关，6N+1个钳位二极管构成的自均压辅助回路。
2.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，其特征在于：A相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C -au-_1负极向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接；A相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C- au-_i 负极向下与A相上桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块电容C-au-_i-1负极相连接；A相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -au-_N 负极向下经两个桥臂电抗器L 0与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块电容C -au-_N-1负极相连接；A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C-al-_i 负极向下与A相下桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接，其IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块电容C -al-_i-1负极相连接；A相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -al_N 负极向下与直流母线负极相连接，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块电容C -al-_N-1负极相连接；B相上桥臂的第1个子模块，其子模块电容C- bu-_1正极向上与直流母线正极相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块电容C-bu-_2正极相连接；B相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C-bu-_i 正极向上与B相上桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+1个子模块电容C- bu-_i+1正极相连接；B相上桥臂的第N个子模块，其子模块电容C -bu-_N 正极向上与B相上桥臂的第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器L 0与B相下桥臂的第1个子模块电容C -bl-_1正极相连接；B相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2～N-1，其子模块电容C- bl_i 正极向上与B相下桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+1个子模块电容C- bl-_i+1正极相连接；B相下桥臂的第N个子模块，其子模块电容C-bl_N 正极向上与B相下桥臂第N-1个子模块IGBT模块中点相连接，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接；C相上下桥臂子模块的连接方式可以与A相一致，也可以与B相一致；在A、B、C相上下桥臂第i个子模块的上下输出线之间分别并联有机械开关K au_i1、K al_i1、K bu_i1、K bl_i1、K cu_i1、K cl_i1，以及晶闸管K au_i2、K al_i2、K bu_i2、K bl_i2、K cu_i2、K cl_i2，其中i的取值为1～N；上述连接关系构成的A、B、C三相地位一致，三相轮换对称之后的其他拓扑在权利范围内。
3.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，其特征在于：自均压辅助回路中，钳位二极管，通过机械开关K au_i3、K au_（i+1）3连接A相上桥臂中第i个子模块电容C-au-_i 与第i+1个子模块电容C-au-_i+1正极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关K au_N3、K al_13连接A相上桥臂中第N个子模块电容C -au-_N 与A相下桥臂第1个子模块电容C-al-_1正极；通过机械开关K al_i3、K al_（i+1）3连接A相下桥臂中第i个子模块电容C -al-_i 与A相下桥臂第i+1个子模块电容C -al-_i+1正极，其中i的取值为1～N-1；钳位二极管，通过机械开关K bu_i3、K bu_（i+1）3连接B相上桥臂中第i个子模块电容C-bu-_i 与第i+1个子模块电容C -bu-_i+1负极，其中i的取值为1～N-1；通过机械开关K bu_N3、K bl_13连接B相上桥臂中第N个子模块电容C -bu-_N 与B相下桥臂第1个子模块电容C -bl-_1负极；通过机械开关K bl_i3、K bl_（i+1）3连接B相下桥臂中第i个子模块电容C -bl-_i 与B相下桥臂第i+1个子模块电容C -bl-_i+1负极，其中i的取值为1～N-1；同时钳位二极管，通过机械开关K bu_13连接A相上桥臂第一个子模块电容C -au-_1与B相上桥臂第一个子模块电容C-bu-_1负极；通过机械开关K al_N3连接A相下桥臂第N个子模块电容C-al_N 与B相下桥臂第N个子模块电容C-bl-_N 正极；C相钳位二极管的连接关系与其子模块的连接关系相对应；上述A、B、C三相中6N个机械开关K au_i3、K al_i3、K bu_i3、K bl_i3、K cu_i3、K cl_i3，其中i的取值为1～N，6N+1个钳位二极管共同构成自均压辅助回路。
4.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，其特征在于：自均压辅助回路中6N个机械开关K au_i3、K al_i3、K bu_i3、K bl_i3、K cu_i3、K cl_i3常闭，其中i的取值为1～N；A相上桥臂第i个子模块电容C-au-_i 旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C-au-_i 与子模块电容C-au-_i-1通过钳位二极管并联；A相下桥臂第一个子模块电容C -al_1旁路时，子模块电容C-al-_1通过钳位二极管、两个桥臂电抗器L 0与子模块电容C- au-_N 并联；A相下桥臂第i个子模块电容C -al_i 旁路时，其中i的取值为2～N，子模块电容C-al-_i 与子模块电容C-al_i-1通过钳位二极管并联；B相上桥臂第i个子模块电容C-bu-_i 旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C-bu-_i 与子模块电容C-bu-_i+1通过钳位二极管并联；B相上桥臂第N个子模块电容C-bu_N 旁路时，子模块电容C- bu-_N 通过钳位二极管、两个桥臂电抗器L 0与子模块电容C- bl-_1并联；B相下桥臂第i个子模块电容C-bl_i 旁路时，其中i的取值为1～N-1，子模块电容C-bl-_i 与子模块电容C- bl_i+1通过钳位二极管并联；同时A相上桥臂第1个子模块电容C-au-_1投入时，子模块电容C-au-_1与子模块电容C- bu-_1通过钳位二极管并联；B相下桥臂第N个子模块电容C -bl_N 投入时，子模块电容C -al-_N 与子模块电容C -bl_N 通过钳位二极管并联；在直交流能量转换的过程中，各个子模块交替投入、旁路，A相上下桥臂子模块电容电压在钳位二极管的作用下，满足下列约束，U C-au_1≥U C-au_2…≥U C-au_N ≥U C-al_1≥U C-al_2…≥U C-al_N ；B相上下桥臂子模块电容电压在钳位二极管的作用下，满足下列约束，U C-bu_1≤U C-bu_2…≤U C-bu_N ≤U C-bl_1≤U C-bl_2…≤U C-bl_N ；依靠跨在A、B相间的两个钳位二极管，基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑中，子模块电容C-au-_1与子模块电容C-bu-_1的电压之间，子模块电容C -al-_N 与子模块电容C-bl_N 的电压之间存在下列不等式约束，U C-au_1≤U C-bu_1，U C-al_N≥U C-bl_N ；基于该不等式约束，A、B相上下桥臂中4N个子模块电容，C au_i 、Cal_i 、C bu_i 、C bl_i ，其中i取值为1～N，的电压处于自平衡状态，拓扑A、B相间具备子模块电容电压自均衡能力；若拓扑中C相的构成形式与A相一致，则C、B相间电容电压的约束条件与A、B之间电容电压约束条件一致；若拓扑中C相的构成形式与B相一致，则A、C相间电容电压的约束条件与A、B之间电容电压约束条件一致，拓扑具备子模块电容电压自均衡能力；在利用钳位二极管实现相内相邻子模块间电容能量单相流动的基础上，依靠子模块电容C -au-_1、C -bu-_1、C-cu-_1电压之间与子模块C-al-_N 、C -bl_N 、C-cl_N 电压之间的不等式约束，实现电容能量的相间流动构成电容能量的循环通路，进而保持相间子模块电容电压稳定，是该权利的保护内容。
5.根据权利1所述的基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，其特征在于：基于不等式约束的无辅助电容式半桥MMC自均压拓扑，不仅能作为多电平电压源换流器直接应用于柔性直流输电领域，也能通过构成静止同步补偿器（STATCOM），统一电能质量调节器（UPQC），统一潮流控制器（UPFC）等装置应用于柔性交流输电领域；间接利用该发明拓扑及思想的其他应用场合在权利范围内。
CN201610047416.8A 2016-01-25 2016-01-25 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑 Pending CN105515428A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610047416.8A CN105515428A (zh) 2016-01-25 2016-01-25 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑
EP17152577.7A EP3197038B1 (en) 2016-01-25 2017-01-23 Modular multilevel converter (mmc) topologies with voltage self-balancing capability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610047416.8A CN105515428A (zh) 2016-01-25 2016-01-25 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105515428A true CN105515428A (zh) 2016-04-20

Family

ID=55723158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610047416.8A Pending CN105515428A (zh) 2016-01-25 2016-01-25 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105515428A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108471249A (zh) * 2018-04-17 2018-08-31 西安交通大学 一种基于钳位二极管的mmc模块电容电压自均衡拓扑
US11336203B2 (en) 2018-09-07 2022-05-17 Socovar S.E.C. Multilevel electric power converter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101253675A (zh) * 2005-08-30 2008-08-27 西门子公司 带有分布式储能器的变流电路
CN102223080A (zh) * 2011-06-10 2011-10-19 浙江大学 一种混合箝位背靠背式多电平ac-dc-ac变换电路
CN102832841A (zh) * 2012-08-27 2012-12-19 清华大学 一种带辅助二极管模块化多电平变换器
CN203608108U (zh) * 2013-12-17 2014-05-21 山东大学 模块化多电平变换器电容电压自平衡电路
CN205754047U (zh) * 2016-01-25 2016-11-30 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101253675A (zh) * 2005-08-30 2008-08-27 西门子公司 带有分布式储能器的变流电路
CN102223080A (zh) * 2011-06-10 2011-10-19 浙江大学 一种混合箝位背靠背式多电平ac-dc-ac变换电路
CN102832841A (zh) * 2012-08-27 2012-12-19 清华大学 一种带辅助二极管模块化多电平变换器
CN203608108U (zh) * 2013-12-17 2014-05-21 山东大学 模块化多电平变换器电容电压自平衡电路
CN205754047U (zh) * 2016-01-25 2016-11-30 华北电力大学 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIN ZHAO 等，: "Research on submodule capacitance voltage balancing of MMC based on carrier phase shifted SPWM technique", 《CHINA INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICITY DISTRIBUTION》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108471249A (zh) * 2018-04-17 2018-08-31 西安交通大学 一种基于钳位二极管的mmc模块电容电压自均衡拓扑
US11336203B2 (en) 2018-09-07 2022-05-17 Socovar S.E.C. Multilevel electric power converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205754047U (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑
CN205960964U (zh) 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105515428A (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式半桥mmc自均压拓扑
CN105471302A (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN205657607U (zh) 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN205754041U (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105450070A (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105515427A (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式全桥mmc自均压拓扑
CN105429491A (zh) 基于不等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105471259A (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN206099809U (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式全桥mmc自均压拓扑
CN205754045U (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN205754042U (zh) 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN205754043U (zh) 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥mmc自均压拓扑
CN205754044U (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105471305A (zh) 基于不等式约束的辅助电容集中式半桥mmc自均压拓扑
CN205754046U (zh) 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN105515425A (zh) 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN205754049U (zh) 基于不等式约束的辅助电容分布式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN205725505U (zh) 基于不等式约束的无辅助电容式半桥/全桥混联mmc自均压拓扑
CN205657605U (zh) 基于等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑
CN105515426A (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式单箝位mmc自均压拓扑
CN105450048A (zh) 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑
CN105450069A (zh) 基于等式约束的辅助电容集中式全桥mmc自均压拓扑
CN205657606U (zh) 基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160420