CN113162446A - 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构 - Google Patents

一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113162446A
CN113162446A CN202110406647.4A CN202110406647A CN113162446A CN 113162446 A CN113162446 A CN 113162446A CN 202110406647 A CN202110406647 A CN 202110406647A CN 113162446 A CN113162446 A CN 113162446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bridge arm
converter
modular multilevel
topological
hybrid
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
CN202110406647.4A
Other languages
English (en)
Inventor
班国邦
吕黔苏
马晓红
李永忠
闫桂航
刘丽
李义
邹雕
曾华荣
欧阳泽宇
张露松
杨柳青
李欣
毛先胤
牛唯
杨文勇
杨旗
佟刚
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.)
Guizhou Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Power Grid Co Ltd
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 Guizhou Power Grid Co Ltd filed Critical Guizhou Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110406647.4A priority Critical patent/CN113162446A/zh
Publication of CN113162446A publication Critical patent/CN113162446A/zh
Pending 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，它包括：直流电压源Vdc，模块化多电平变流器拓扑和两电平变流器拓扑并联后接在直流电压源Vdc正负端；解决了现有技术经常使用模块化多电平变流器来达到输出高压大功率的目的，但由于模块化多电平变流器拓扑（MMC）使用的子模块数目较多，极大地增加了直流输电系统建设成本，同时MMC的直流容错能力较低，在直流电压波动情况下误差较大等技术问题。

Description

一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构
技术领域
本发明属于柔性高压输电变流器拓扑领域，尤其涉及一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构。
技术背景
对于柔性高压直流输电系统，现有技术经常使用模块化多电平变流器来达到输出高压大功率的目的，但由于模块化多电平变流器拓扑（MMC）使用的子模块数目较多，极大地增加了直流输电系统建设成本，同时MMC的直流容错能力较低，在直流电压波动情况下误差较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，以解决现有技术使用模块化多电平变流器来达到输出高压大功率的目的，但由于模块化多电平变流器拓扑（MMC）使用的子模块数目较多，极大地增加了直流输电系统建设成本，同时MMC的直流容错能力较低，在直流电压波动情况下误差较大等技术问题。
本发明技术方案：
一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，它包括：直流电压源Vdc，模块化多电平变流器拓扑和两电平变流器拓扑并联后接在直流电压源Vdc正负端。
所述模块化多电平变流器拓扑由上下桥臂组成，上下桥臂均串联有数目相同的N个子模块；所述每个子模块均包括两个串联的IGBT及其反并联的二极管，电容C与串联的二极管并联。
所述两电平变流器拓扑均包括两个串联的IGBT及其反并联的二极管。
三个混合桥臂变流器拓扑结构通过串联形成三相串联混合桥臂变流器拓扑，三个混合桥臂变流器拓扑结构通过并联形成三相并联混合桥臂变流器拓扑。
所述三相串联混合桥臂变流器拓扑经过直流电压源V dc串联电感L d后，与三个串联的单相混合桥臂变流器拓扑并联。
所述的三个单相混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器和第三变流器；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。
所述三相并联混合桥臂变流器拓扑由直流电压源Vdc与三个并联的单相新型混合桥臂变流器拓扑并联构成。
所述的三个单相新型混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器、第三变流器；第一变流器的两个子模块间串联两个电感L 1、L 2；第二变流器的两个子模块间串联两个电感L 3、L 4；第三变流器的两个子模块间串联两个电感L 5、L 6；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。
本发明有益效果：
本发明通过结合模块化多电平拓扑和两电平拓扑，既可以满足高压直流输电的高压大电流的需求，又相比传统模块化多电平变流器拓扑使用更少的子模块，降低了系统建设成本，提高了直流容错能力；解决了现有技术经常使用模块化多电平变流器来达到输出高压大功率的目的，但由于模块化多电平变流器拓扑（MMC）使用的子模块数目较多，极大地增加了直流输电系统建设成本，同时MMC的直流容错能力较低，在直流电压波动情况下误差较大等技术问题。
附图说明：
图1 是本发明混合桥臂变流器拓扑电路原理图；
图2 是本发明的混合桥臂变流器子模块拓扑示意图；
图3是三相串联混合桥臂变流器拓扑电路原理图；
图4是本发明三相并联混合桥臂变流器拓扑电路原理图。
具体实施方式：
本发明实施例提供了一种适用于柔性高压直流输电的新型混合桥臂变流器拓扑结构，可以输出高压大功率，同时相对MMC减少了二分之一的子模块，降低了直流输电系统建设成本，以及提高了系统直流容错能力，提高系统运行的可靠性。
一种适用于柔性高压直流输电的新型混合桥臂变流器拓扑结构，如图1所示，其特征在于所提出的新型混合桥臂变流器拓扑由直流电压源V dc、模块化多电平变流器拓扑和两电平变流器拓扑并联组合而成；所述的模块化多电平变流器拓扑由上下桥臂组成，上下桥臂都串联数目相同的N个子模块，子模块拓扑如图2所示；所述每个子模块均包括两个串联的IGBT及其反并联二极管，另有一个电容C与串联的二极管并联；所述的两电平变流器拓扑均包括两个串联的IGBT及其反并联的二极管。
所述的一种新型混合桥臂变流器拓扑，其特征在于：在三相交流系统中，三个单相新型混合桥臂变流器拓扑可通过串联形成三相串联混合桥臂变流器拓扑，通过并联形成三相并联混合桥臂变流器拓扑。
所述的三相串联混合桥臂变流器拓扑，如图3所示，其特征在于：所述三相串联混合桥臂变流器拓扑经过直流电压源V dc串联电感L d后，与三个串联的单相新型混合桥臂变流器拓扑并联；所述的三个单相新型混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器、第三变流器；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。
所述的三相并联混合桥臂变流器拓扑，如图4所示，其特征在于：所述三相并联混合桥臂变流器拓扑由直流电压源V dc与三个并联的单相新型混合桥臂变流器拓扑并联；所述的三个单相新型混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器、第三变流器；第一变流器的两个子模块间串联两个电感L 1、L 2；第二变流器的两个子模块间串联两个电感L 3、L 4；第三变流器的两个子模块间串联两个电感L 5、L 6；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。

Claims (8)

1.一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，它包括：直流电压源Vdc，其特征在于：模块化多电平变流器拓扑和两电平变流器拓扑并联后接在直流电压源Vdc正负端。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述模块化多电平变流器拓扑由上下桥臂组成，上下桥臂均串联有数目相同的N个子模块；所述每个子模块均包括两个串联的IGBT及其反并联的二极管，电容C与串联的二极管并联。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述两电平变流器拓扑均包括两个串联的IGBT及其反并联的二极管。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：三个混合桥臂变流器拓扑结构通过串联形成三相串联混合桥臂变流器拓扑，三个混合桥臂变流器拓扑结构通过并联形成三相并联混合桥臂变流器拓扑。
5.根据权利要求4所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述三相串联混合桥臂变流器拓扑经过直流电压源V dc串联电感L d后，与三个串联的单相混合桥臂变流器拓扑并联。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述的三个单相混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器和第三变流器；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。
7.根据权利要求4所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述三相并联混合桥臂变流器拓扑由直流电压源Vdc与三个并联的单相新型混合桥臂变流器拓扑并联构成。
8.根据权利要求4所述的一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构，其特征在于：所述的三个单相新型混合桥臂变流器拓扑分别为第一变流器、第二变流器、第三变流器；第一变流器的两个子模块间串联两个电感L 1、L 2；第二变流器的两个子模块间串联两个电感L 3、L 4；第三变流器的两个子模块间串联两个电感L 5、L 6；第一变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出A相输出电压负极；第二变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出B相输出电压负极；第三变流器中的模块化多电平拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压正极、两电平变流器拓扑上下桥臂中间引出C相输出电压负极。
CN202110406647.4A 2021-04-15 2021-04-15 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构 Pending CN113162446A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110406647.4A CN113162446A (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110406647.4A CN113162446A (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113162446A true CN113162446A (zh) 2021-07-23

Family

ID=76867966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110406647.4A Pending CN113162446A (zh) 2021-04-15 2021-04-15 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113162446A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103236710A (zh) * 2013-04-12 2013-08-07 国家电网公司 采用模块化结构的统一潮流控制器
CN104578869A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 北京理工大学 一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路
CN105637755A (zh) * 2014-02-03 2016-06-01 株式会社东芝 电力变换装置
CN107580751A (zh) * 2015-05-05 2018-01-12 Abb瑞士股份有限公司 具有改进的操作的电压源换流器
CN109075722A (zh) * 2016-04-22 2018-12-21 Abb瑞士股份有限公司 变流器装置
CN112152464A (zh) * 2020-09-04 2020-12-29 东南大学 具备故障阻断能力的器件串联式直流变压器及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103236710A (zh) * 2013-04-12 2013-08-07 国家电网公司 采用模块化结构的统一潮流控制器
CN105637755A (zh) * 2014-02-03 2016-06-01 株式会社东芝 电力变换装置
CN104578869A (zh) * 2014-12-23 2015-04-29 北京理工大学 一种有直流母线的电容自均压三相多电平变换器电路
CN107580751A (zh) * 2015-05-05 2018-01-12 Abb瑞士股份有限公司 具有改进的操作的电压源换流器
CN109075722A (zh) * 2016-04-22 2018-12-21 Abb瑞士股份有限公司 变流器装置
CN112152464A (zh) * 2020-09-04 2020-12-29 东南大学 具备故障阻断能力的器件串联式直流变压器及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1808832B (zh) 一种适用于中大功率不间断电源的电路装置
CN108988676B (zh) 一种单级式隔离型双向ac-dc变换器
CN109639160B (zh) 基于软开关技术的新型单向三相三电平整流器
CN111416535B (zh) 一种三模态混合单相五电平整流器
CN102163932A (zh) 交流斩波的线性ac-dc变换器
CN112019080B (zh) 一种含lc有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器
CN112910244A (zh) 一种混合桥臂单相三电平功率因数校正电路
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
CN112865569A (zh) 一种混合t型桥的单相三电平整流器
CN103457468A (zh) 一种高压直流-直流变压器
CN111786579A (zh) 具有公共高压直流母线的级联多电平整流器及控制策略
CN106712523B (zh) 一种升压三电平全桥变换器及其控制方法
CN106712558B (zh) 高可靠性五电平三相双输入逆变器
CN109347335B (zh) 一种适用于电流源控制的模块化多电平换流器桥臂拓扑
CN106505902A (zh) Lcc/vsc直流互联变压器
CN111555617B (zh) 用于新能源发电送出的模块化伪双极型dc/dc变换器
CN111740624B (zh) 高增益多电平dc/ac变流拓扑及方法
CN112865565A (zh) 一种对称t型桥的双开关三电平整流器
CN108599228B (zh) 一种柔性直流输电换流器及双极柔性直流输电系统
CN212850304U (zh) 具有公共高压直流母线的级联多电平整流器
CN111900886B (zh) 一种柔性直流输电换流器
CN113162446A (zh) 一种适用于高压直流输电的混合桥臂变流器拓扑结构
CN113437882B (zh) 基于并联式多二极管串联双向开关的三电平整流器
CN112865562B (zh) 一种单相三开关管伪图腾柱式三电平整流器
CN203827191U (zh) 3n+3开关组mmc ac-ac变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210723