CN105634316B - 基于等式约束的辅助电容分布式全桥mmc自均压拓扑 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑。全桥MMC自均压拓扑,由全桥MMC模型和自均压辅助回路联合构建。全桥MMC模型与自均压辅助回路通过辅助回路中的6N个IGBT模块发生电气联系,IGBT模块触发,两者构成基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑;IGBT模块闭锁,拓扑等效为全桥MMC拓扑。该全桥MMC自均压拓扑,可以箝位直流侧故障,同时不依赖于专门的均压控制,能够在完成交直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,实现全桥MMC的基频调制。
Description
技术领域
本发明涉及柔性输电领域,具体涉及一种基于等式约束的辅助电容分布式全桥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。
全桥MMC由全桥子模块组合而成,全桥子模块由四个IGBT模块,1个子模块电容及1个机械开关构成,运行灵活,具有直流故障箝位能力。
与两电平、三电平VSC不同,全桥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全桥MMC中子模块电容电压均衡问题的主流思路。但是,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“A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-ClampedModular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors”,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,模块化的,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且具有直流故障箝位能力的全桥MMC自均压拓扑。
本发明具体的构成方式如下。
基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,包括由A、B、C三相构成的全桥MMC模型,A、B、C三相每个桥臂分别由N个全桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成;包括由6N个IGBT模块,6N+7个箝位二极管,4个辅助电容,4个辅助IGBT模块组成的自均压辅助回路。
上述基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,全桥MMC模型中,A相上桥臂的第1个子模块,其一个IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接,另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第2个子模块一个IGBT模块中点相连接;A相上桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~N-1,其一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连,另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连;A相上桥臂的第N个子模块,其一个IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器与A相下桥臂的第1个子模块一个IGBT模块中点相连接,另一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块一个IGBT模块中点相连接;A相下桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~N-1,其一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连,另一个IGBT模块中点向下与A相下桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连;A相下桥臂的第N个子模块,其一个IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接,另一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块两个IGBT模块中点相连接。B相和C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致。
上述基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,自均压辅助回路中,第一个辅助电容正极连接辅助IGBT模块,负极连接箝位二极管并入直流母线正极;第二个辅助电容负极连接辅助IGBT模块,正极连接箝位二极管并入直流母线负极;第三个个辅助电容正极连接辅助IGBT模块,负极连接箝位二极管并入直流母线正极;第四个辅助电容负极连接辅助IGBT模块,正极连接箝位二极管并入直流母线负极。箝位二极管,通过IGBT模块连接A相上桥臂中第1个子模块电容与辅助电容正极;通过IGBT模块连接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IGBT模块连接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IGBT模块连接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2~N-1;通过IGBT模块连接A相下桥臂中第N个子模块电容与第二个辅助电容正极。箝位二极管,通过IGBT模块连接B相上桥臂中第1个子模块电容与第一个辅助电容负极;通过IGBT模块连接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IGBT模块连接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IGBT模块连接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2~N-1;通过IGBT模块连接B相下桥臂中第N个子模块电容与第二个辅助电容负极。C相上下桥臂中子模块间箝位二极管的连接方式与A相一致时,第三个辅助电容正极经IGBT模块、箝位二极管连接C相上桥臂第一个子模块电容正极,第三个辅助电容负极经IGBT模块、箝位二极管连接B相上桥臂第一个子模块电容负极,第四个辅助电容正极经IGBT模块、箝位二极管连接C相下桥臂第N个子模块电容正极,第四个辅助电容负极经IGBT模块、箝位二极管连接B相下桥臂第N个子模块电容负极; C相上下桥臂中子模块间箝位二极管的连接方式与B相一致时,第三个辅助电容负极经IGBT模块、箝位二极管连接C相上桥臂第一个子模块电容负极,第三个辅助电容正极经IGBT模块、箝位二极管连接A相上桥臂第一个子模块电容正极,第四个辅助电容负极经IGBT模块、箝位二极管连接C相下桥臂第N个子模块电容负极,第四个辅助电容正极经IGBT模块、箝位二极管连接A相下桥臂第N个子模块电容正极。
附图说明
图1是全桥子模块的结构示意图;
图2是基于等式约束的辅助电容分布式全桥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。但基于该原理的全桥MMC自均压拓扑不限于图2。
参考图2,基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,包括由A、B、C三相构成的全桥MMC模型,A、B、C三相每个桥臂分别由N个全桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成,包括由6N个IGBT模块,6N+7个箝位二极管,4个辅助电容,4个辅助IGBT模块组成的自均压辅助回路。
全桥MMC模型中,A相上桥臂的第1个子模块,其一个IGBT模块中点向上与直流母线正极相连接,另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第2个子模块一个IGBT模块中点相连接;A相上桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~N-1,其一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连接,另一个IGBT模块中点向下与A相上桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连接;A相上桥臂的第N个子模块,其一个IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块一个IGBT模块中点相连接,另一个IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器L 0与A相下桥臂的第1个全桥子模块一个IGBT模块中点相连接;A相下桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~N-1,其一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-1个子模块一个IGBT模块中点相连接,另一个IGBT模块中点向下与A相下桥臂的第i+1个子模块一个IGBT模块中点相连接;A相下桥臂的第N个子模块,其一个IGBT模块中点向下与直流母线负极相连接,另一个IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块一个IGBT模块中点相连接。B相和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,辅助电容C 1正极连接辅助IGBT模块T 1,负极连接箝位二极管并入直流母线正极;辅助电容C 2负极连接辅助IGBT模块T 2,正极连接箝位二极管并入直流母线负极;辅助电容C 3正极连接辅助IGBT模块T 3,负极连接箝位二极管并入直流母线正极,辅助电容C 4负极连接辅助IGBT模块T 4,正极连接箝位二极管并入直流母线负极。箝位二极管,通过IGBT模块T au_1连接A相上桥臂中第1个子模块电容C au_1与辅助电容C 1正极;通过IGBT模块T au_i 、T au_i+1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IGBT模块T au_N 、T al_1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IGBT模块T al_i 、T al_i+1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;通过IGBT模块T al_N 连接A相下桥臂中第N个子模块电容C al_N 与辅助电容C 2正极。箝位二极管,通过IGBT模块T bu_1连接B相上桥臂中第1个子模块电容C bu_1与辅助电容C 1、辅助电容C 3负极;通过IGBT模块T bu_i 、T bu_i+1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IGBT模块T bu_N 、T bl_1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IGBT模块T bl_i 、T bl_i+1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;通过IGBT模块T bl_N 连接B相下桥臂中第N个子模块电容C bl_N 与辅助电容C 2、辅助电容C 4负极。C相上下桥臂子模块间箝位二极管的连接关系与A相一致;C相上桥臂第一个子模块电容C cu_1正极经IGBT模块T cu_1及箝位二极管连接到辅助电容C 3正极;C相下桥臂第N个子模块电容C cl_N 正极经IGBT模块T cl_N 及箝位二极管连接到辅助电容C 4正极。
正常情况下,自均压辅助回路中6N个IGBT模块T au_i 、T al_i 、T bu_i、T bl_i 、T cu_i 、T cl_i 常闭,其中i的取值为1~N,A相上桥臂第一个子模块电容C au_1旁路时,此时辅助IGBT模块T 1断开,子模块电容C au_1与辅助电容C 1通过箝位二极管并联;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通过箝位二极管并联;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通过箝位二极管、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通过箝位二极管并联;辅助IGBT模块T 2闭合时,辅助电容C 2通过箝位二极管与子模块电容C al_N 并联。
正常情况下,自均压辅助回路中6N个IGBT模块T au_i 、T al_i 、T bu_i、T bl_i 、T cu_i 、T cl_i 常闭,其中i的取值为1~N,辅助IGBT模块T 1闭合时,辅助电容C 1与子模块电容C bu_1通过箝位二极管并联;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通过箝位二极管并联;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 通过箝位二极管、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通过箝位二极管并联;B相下桥臂第N个子模块电容C bl_N 旁路时,子模块电容C bl_N 与辅助电容C 2通过箝位二极管并联。其中辅助IGBT模块T 1的触发信号与A相上桥臂第一个子模块触发信号一致;辅助IGBT模块T 2的触发信号与B相下桥臂第N个子模块的触发信号一致。
在直交流能量转换的过程中,各个子模块交替投入、旁路,辅助IGBT模块T 1、T 2交替闭合、关断,A、B相上下桥臂间电容电压在箝位二极管的作用下,满足下列约束:
由此可知,全桥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:
同理C、B相间的约束条件为:
由此可知,
由上述具体说明可知,该全桥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 (2)
1.基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,其特征在于:包括由A、B、C三相构成的全桥MMC模型,A、B、C三相每个桥臂分别由N个全桥子模块及1个桥臂电抗器串联而成;包括由6N个IGBT模块,6N+7个箝位二极管,4个辅助电容C 1、C 2、C 3、C 4,4个辅助IGBT模块T 1、T 2、T 3、T 4构成的自均压辅助回路;其中全桥MMC模型中,A相上桥臂的第1个全桥子模块,其一桥臂两个IGBT的联接点与直流母线正极相连接,另一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第2个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接;A相上桥臂的第i个全桥子模块,其中i的取值为2~N-1,其一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第i-1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接,另一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第i+1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接;A相上桥臂的第N个全桥子模块,其一桥臂两个IGBT的联接点与A相上桥臂的第N-1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接,另一桥臂两个IGBT的联接点经两个桥臂电抗器L 0与A相下桥臂的第1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接;A相下桥臂的第i个全桥子模块,其中i的取值为2~N-1,其一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第i-1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接,另一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第i+1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接;A相下桥臂的第N个全桥子模块,其一桥臂两个IGBT的联接点与直流母线负极相连接,另一桥臂两个IGBT的联接点与A相下桥臂的第N-1个全桥子模块一桥臂两个IGBT的联接点相连接;B相和C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致;在A、B、C相上下桥臂的第i个全桥子模块输出端口间分别并联有机械开关K au_i ,K al_i ,K bu_i ,K bl_i ,K cu_i ,K cl_i ,其中i的取值为1~N;自均压辅助回路中,辅助电容C 1正极连接辅助IGBT模块T 1的漏极,辅助电容C 1负极连接钳位二极管D 1正极,辅助IGBT模块T 1的源极连接辅助IGBT模块T 3的源极;辅助电容C 2负极连接辅助IGBT模块T 2的源极,辅助电容C 2正极连接钳位二极管D 2负极,钳位二极管D 2正极连接钳位二极管D 4正极;辅助电容C 3负极连接钳位二极管D 3正极,辅助电容C 3正极极连接辅助IGBT模块T 3的漏极;辅助电容C 4负极连接辅助IGBT模块T 4的源极,辅助电容C 4正极连接钳位二极管D 4负极;钳位二极管D au_0负极连接辅助电容C 1正极,钳位二极管D au_0正极通过IGBT模块T au_1连接A相上桥臂中第1个全桥子模块电容C au_1正极,其中T au_1漏极连接C au_1正极,T au_1源极连接D au_0正极;钳位二极管D au_i 负极通过IGBT模块T au_i 连接A相上桥臂中第i个全桥子模块电容C au_i 正极,钳位二极管D au_i 正极通过IGBT模块T au_i+1连接A相上桥臂中第i+1个全桥子模块电容C au_i+1正极,其中T au_i 漏极连接C au_i 正极,T au_i 源极连接D au_i 负极,T au_i+1漏极连接C au_i+1正极,T au_i+1源极连接D au_i 正极,i的取值为1~N-1;钳位二极管D au_N 负极通过IGBT模块T au_N 连接A相上桥臂中第N个全桥子模块电容C au_N 正极,钳位二极管D au_N 正极通过IGBT模块T al_1连接A相下桥臂第1个全桥子模块电容C al_1正极,其中T au_N 漏极连接C au_N 正极,T au_N 源极连接D au_N 负极,T al_1漏极连接C al_1正极,T al_1源极连接D au_N 正极;钳位二极管D al_i 负极通过IGBT模块Tal_i 连接A相下桥臂中第i个全桥子模块电容C al_i 正极,钳位二极管D al_i 正极通过IGBT模块T al_i+1连接A相下桥臂第i+1个全桥子模块电容C al_i+1正极,其中Tal_i 漏极连接C al_i 正极,Tal_i 源极连接D al_i 负极,T al_i+1漏极连接C al_i+1正极,T al_i+1源极连接D al_i 正极,i的取值为1~N-1;钳位二极管D al_N 负极通过IGBT模块T al_N 连接A相下桥臂中第N个全桥子模块电容C al_N 正极,钳位二极管D al_N 正极连接辅助电容C 2正极,其中T al_N 漏极连接C al_N 正极,T al_N 源极连接D al_N 负极;钳位二极管D bu_0负极连接辅助电容C 1、C 3负极,钳位二极管D bu_0正极通过IGBT模块T bu_1连接B相上桥臂中第1个全桥子模块电容C bu_1负极,其中T bu_1漏极连接C bu_1负极,T bu_1源极连接D bu_0正极;钳位二极管D bu_ i 负极通过IGBT模块T bu_i 连接B相上桥臂中第i个全桥子模块电容C bu_i 负极,钳位二极管D bu_ i 正极通过IGBT模块T bu_i+1连接B相上桥臂中第i+1个全桥子模块电容C bu_i+1负极,其中T bu_i 漏极连接C bu_i 负极,T bu_i 源极连接D bu_ i 负极, T bu_i+1漏极连接C bu_i+1负极,T bu_i+1源极连接D bu_ i 正极,i的取值为1~N-1;钳位二极管D bu_N 负极通过IGBT模块T bu_N 连接B相上桥臂中第N个全桥子模块电容C bu_N 负极,钳位二极管D bu_N 正极通过IGBT模块T bl_1连接B相下桥臂第1个全桥子模块电容C bl_1负极,其中T bu_N 漏极连接C bu_N 负极,T bu_N 源极连接D bu_N 负极,T bl_1漏极连接C bl_1负极,T bl_1源极连接D bu_N 正极;钳位二极管D bl_i 负极通过IGBT模块T bl_i 连接B相下桥臂中第i个全桥子模块电容C bl_i 负极,钳位二极管D bl_i 正极通过IGBT模块T bl_i+1连接B相下桥臂第i+1个全桥子模块电容C bl_i+1负极,其中T bl_i 漏极连接C bl_i 负极,T bl_i 源极连接D bl_i 负极,T bl_i+1漏极连接C bl_i+1负极,T bl_i+1源极连接D bl_i 正极,i的取值为1~N-1;钳位二极管D bl_N 负极通过IGBT模块T bl_N 连接B相下桥臂中第N个全桥子模块电容C bl_N 负极,钳位二极管D bl_N 正极连接辅助电容C 2、C 4负极,其中T bl_N 漏极连接C bl_N 负极,T bl_N 源极连接D bl_N 负极;C相上下桥臂中子模块间钳位二极管的连接方式与A相一致,此外,钳位二极管D cu_0负极连接辅助电容C 3正极,钳位二极管D cu_0正极连接IGBT模块T cu_1源极,钳位二极管D cl_N 正极连接辅助电容C 4正极,钳位二极管D cl_N 负极连接IGBT模块T cl_N 源极;上述A、B、C三相中6N个IGBT模块 T au_i 、T al_i 、T bu_i 、T bl_i 、T cu_i 、T cl_i ,其中i的取值为1~N,6N+7个箝位二极管,4个辅助电容C 1、C 2、C 3、C 4及4个辅助IGBT模块T 1、T 2、T 3、T 4,共同构成自均压辅助回路。
2.根据权利要求1所述的基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,其特征在于:正常情况时,自均压辅助回路中6N个IGBT模块T au_i 、T al_i 、T bu_i 、T bl_i 、T cu_i 、T cl_i 常闭,故障情况时,6N个IGBT模块T au_i 、T al_i 、T bu_i 、T bl_i 、T cu_i 、T cl_i 断开,其中i的取值为1~N;正常情况下,A相上桥臂第一个全桥子模块电容C au_1旁路时,此时辅助IGBT模块T 1断开,子模块电容C au_1与辅助电容C 1通过箝位二极管并联;A相上桥臂第i个全桥子模块电容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通过箝位二极管并联;A相下桥臂第一个全桥子模块电容C al_1旁路时,子模块电容C al_1通过箝位二极管、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个全桥子模块电容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通过箝位二极管并联;辅助IGBT模块T 2闭合时,辅助电容C 2通过箝位二极管与子模块电容C al_N 并联;辅助IGBT模块T 1闭合时,辅助电容C 1与子模块电容C bu_1通过箝位二极管并联;B相上桥臂第i个全桥子模块电容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通过箝位二极管并联;B相上桥臂第N个全桥子模块电容C bu_N 旁路时,子模块电容C bu_N 通过箝位二极管、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个全桥子模块电容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通过箝位二极管并联;B相下桥臂N个全桥子模块电容C bl_N 旁路时,子模块电容C bl_N 与辅助电容C 2通过箝位二极管并联;其中辅助IGBT模块T 1的触发信号与A相上桥臂第一个全桥子模块触发信号一致;辅助IGBT模块T 2的触发信号与B相下桥臂第N个全桥子模块的触发信号一致;在直交流能量转换的过程中,各个全桥子模块交替投入、旁路,辅助IGBT模块T 1、T 2交替闭合、关断,A相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下,满足下列约束,U C1≥U Cau_1≥U Cau_2…≥U Cau_N ≥U Cal_1≥U Cal_2…≥U Cal_N ≥U C2;B相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下,满足下列约束,U C1≤U Cbu_1≤U Cbu_2…≤U Cbu_N ≤U Cbl_1≤U Cbl_2…≤U Cbl_N ≤U C2;基于等式约束的辅助电容分布式全桥MMC自均压拓扑,动态过程中,辅助电容C 1既可以作为A相电压最高的电容,又可以作为B相电压最低的电容;辅助电容C 2既可以作为A相电压最低的电容,又可以作为B相电压最高的电容;依靠着两个等式约束,max(U Ca) = min(U Cb),min(U Ca)= max(U Cb),A、B相上下桥臂的4N个全桥子模块电容,C au_i 、C al_i 、C bu_i 、C bl_i ,其中i取值为1~N,以及辅助电容C 1、C 2,电压桥臂在自平衡状态,拓扑的A、B相间具备子模块电容电压自均衡能力;拓扑中C相的构成形式与A相一致,通过辅助电容C 3、C 4的作用,C、B相间电容电压的约束条件与A、B相间电容电压约束条件类似,拓扑具备子模块电容电压自均衡能力。
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Citations (5)
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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 |
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Non-Patent Citations (2)
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A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors;Congzhe Gao 等;《IEEE Transactions on Power Electronics》;20130531;第28卷(第5期);第1-26页 * |
Research on submodule capacitance voltage balancing of MMC based on carrier phase shifted SPWM technique;Xin Zhao 等;《China International Conference on Electricity Distribution》;20110322;第2-3页 * |
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