CN204206015U - 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器 - Google Patents

交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN204206015U
CN204206015U CN201420520728.2U CN201420520728U CN204206015U CN 204206015 U CN204206015 U CN 204206015U CN 201420520728 U CN201420520728 U CN 201420520728U CN 204206015 U CN204206015 U CN 204206015U
Authority
CN
China
Prior art keywords
brachium pontis
switching tube
electric capacity
bridge submodule
connect
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.)
Active
Application number
CN201420520728.2U
Other languages
English (en)
Inventor
张波
付坚
丘东元
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201420520728.2U priority Critical patent/CN204206015U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204206015U publication Critical patent/CN204206015U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本实用新型提供交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其每相电路由上桥臂、下桥臂、交流侧桥臂、第一电容和第二电容组成；所述上桥臂和下桥臂的电路结构完全一致。上桥臂与下桥臂均有N个半桥子模块和1个电感串联而成，交流侧桥臂由M个全桥子模块构成。本实用新型混合模块组合多电平变换器能够运行于STATCOM状态，并具有直流侧短路故障自清除能力。与现有的仅由半桥子模块构成的MMC比较，具有直流侧短路故障自清除能力；与现有的仅由全桥子模块构成的MMC比较，节省了大量的开关管，降低了成本。

Description

交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器
技术领域
本实用新型涉及组合模块多电平变换器领域，具体涉及交流侧级联H桥的混合模块多电平变换器。 
背景技术
随着高压直流输电的不断发展，多电平变换器得到了巨大的发展。其中，模块组合多电平变换器（Modular Multilevel Converter，MMC）作为一种新型的多电平拓扑，除了具有传统多电平变换器的优点，模块组合多电平变换器采用模块化结构设计，便于系统扩容和冗余工作；具有不平衡运行能力、故障穿越和恢复能力，系统可靠性高；由于具有公共直流母线，模块组合多电平变换器尤其适用于高压直流输电系统应用。 
目前，MMC子模块主要有半桥子模块和全桥子模块两种。由半桥子模块构成的MMC结构简单，但不具有直流侧短路故障自清除能力；由全桥子模块构成的MMC具有直流侧短路故障自清除能力，但需要双倍的器件，成本非常高。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出交流侧级联H桥的混合模块多电平变换器。 
本实用新型的目的通过如下技术方案实现： 
交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其每相电路由上桥臂、下桥臂、交流侧桥臂、第一电容和第二电容组成；所述上桥臂和下桥臂的电路结构完全一致。第一电容的正极与上桥臂的一端连接，上桥臂的另一端与下桥臂的一端、交流侧桥臂的一端连接，下桥臂的另一端与第二电容的负极连接，第二电容的正极与第一电容的负极、地连接；第一电容的正极与直流输电系统直流侧的正极连接，第二电容的负极与直流输电系统直流侧的负极连接，交流侧桥臂的另一端与直流输电系统交流侧连接。
进一步优化实施的，所述上桥臂由N个半桥子模块和电感构成；N个半桥子模块依次串联，形成半桥子模块串，半桥子模块串的一端与电感的一端连接，半桥子模块串的另一端作为上桥臂的一端，电感的另一端作为上桥臂的另一端。所述交流侧桥臂由M个全桥子模块依次串联，形成全桥子模块串，全桥子模块串的两端作为。交流侧桥臂的两端。 
进一步优化实施的，半桥子模块由第一开关管、第二开关管和第三电容构成；第一开关管的集电极和第三电容的正极连接，第三电容的负极与第二开关管的发射极连接，第一开关管的发射极与第二开关管的集电极连接；第二开关管的集电极、发射极作为半桥子模块的两端。全桥子模块由第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管和第四电容构成；第三开关管的集电极与第四电容的正极、第四开关管的集电极连接，第三开关管的发射极与第五开关管的集电极连接，第四开关管的发射极与第六开关管的集电极连接，第五开关管的发射极与第四电容的负极、第六开关管的发射极连接；第五开关管的集电极、第六开关管的集电极作为全桥子模块的两端。 
与现有技术相比，本实用新型具有的优势为：具有直流侧短路故障自清除能力，能运行于静止无功补偿（Static Synchronous Compensator，STATCOM）状态。与现有的仅由半桥子模块构成的MMC相比较，本实用新型具有直流侧短路故障自清除能力；与现有的仅由全桥子模块构成的MMC相比较，本实用新型使用开关管数目大大减少，降低了成本。 
附图说明
图1是本实用新型的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的电路结构图； 
图2是图1所示的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的半桥子模块的电路结构图；
图3是图1所示的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的全桥子模块的电路结构图；
图4是图1所示的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的调制波形图；
图5是交流侧级联H桥的三相混合模块组合多电平变换器直流侧发生短路故障时的等效电路；
图6是交流侧级联H桥的三相混合模块组合多电平变换器工作于STATCOM状态的等效电路。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的内容和特点，以下结合附图对本实用新型的具体实施方案进行具体说明，但本实用新型的实施不限于此。以下若有未特别详细说明的过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。 
参考图1，本实用新型的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的每相电路由上桥臂11、下桥臂12、交流侧桥臂13、第一电容C 1和第二电容C 2组成；所述上桥臂11和下桥臂12的电路结构完全一致。其中，第一电容C 1的正极与上桥臂11的一端连接，上桥臂11的另一端与下桥臂12的一端、交流侧桥臂13的一端b连接，下桥臂12的另一端与第二电容C 2的负极连接，第二电容C 2的正极与第一电容C 1的负极、地n连接；第一电容C 1的正极与直流输电系统直流侧的正极15连接，第二电容C 2的负极与直流输电系统直流侧的负极16连接，交流侧桥臂13的另一端a与直流输电系统交流侧14连接。 
所述上桥臂11由N个半桥子模块HSM1、HSM2、……、HSMN和电感L构成；N个半桥子模块HSM1、HSM2、……、HSMN依次串联，形成半桥子模块串，半桥子模块串的一端与电感L的一端连接，半桥子模块串的另一端作为上桥臂11的一端，电感L的另一端作为上桥臂11的另一端。所述交流侧桥臂13由M个全桥子模块FSM1、FSM2、……、FSMM依次串联，形成全桥子模块串，全桥子模块串的两端作为交流侧桥臂13的两端。 
所述的半桥子模块如图2所示，由第一开关管T 1、第二开关管T 2和第三电容C 3构成；第一开关管T 1的集电极和第三电容C 3的正极连接，第三电容C 3的负极与第二开关管T 2的发射极连接，第一开关管T 1的发射极与第二开关管T 2的集电极连接；第二开关管T 2的集电极、发射极作为半桥子模块的两端；所述开关管为IGBT。 
所述的全桥子模块如图3所示，由第三开关管T 3、第四开关管T 4、第五开关管T 5、第六开关管T 6和第四电容C 4构成；第三开关管T 3的集电极与第四电容C 4的正极、第四开关管T 4的集电极连接，第三开关管T 3的发射极与第五开关管T 5的集电极连接，第四开关管T 4的发射极与第六开关管T 6的集电极连接，第五开关管T 5的发射极与第四电容C 4的负极、第六开关管T 6的发射极连接；第五开关管T 5的集电极、第六开关管T 6的集电极作为全桥子模块的两端。 
本实用新型交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器的调制波形图如图4所示，单相输出电压u an 为正弦波形，b点电压u bn 为逼近正弦波的阶梯波形，交流侧桥臂13的输出电压u ab 为单相输出电压u an 减去b点电压u bn 。 
以交流侧级联H桥的三相（u、v、w）混合模块组合多电平变换器为例，当直流侧发生短路故障时，闭锁所有开关管即在变换器直流侧发生短路故障时控制所有开关管都关断，其等效电路图如图5所示，运行等效为直流侧并联电容的三相不控整流器，可以使短路电流迅速减少，从而自清除直流侧短路故障。 
以交流侧级联H桥的三相（u、v、w）混合模块组合多电平变换器为例，控制上桥臂11中每个半桥子模块的第一开关管T 1关断，第二开关管T 2开通，闭锁下桥臂12的所有开关管，其等效电路图如图6所示，每相的交流侧桥臂13的一端b连接于一点，即运行于STATCOM状态。 
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其特征在于：变换器的每相电路包括上桥臂（11）、下桥臂（12）、交流侧桥臂（13）、第一电容（C 1）和第二电容（C 2）；所述上桥臂（11）和下桥臂（12）的电路结构完全一致；第一电容（C 1）的正极与上桥臂（11）的一端连接，上桥臂（11）的另一端与下桥臂（12）的一端、交流侧桥臂（13）的一端（b）连接，下桥臂（12）的另一端与第二电容（C 2）的负极连接，第二电容（C 2）的正极与第一电容（C 1）的负极、地（n）连接；第一电容（C 1）的正极与直流输电系统直流侧的正极（15）连接，第二电容（C 2）的负极与直流输电系统直流侧的负极（16）连接，交流侧桥臂（13）的另一端（a）与直流输电系统交流侧（14）连接。
2.根据权利要求1所述的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其特征在于：所述上桥臂（11）由N个半桥子模块（HSM1、HSM2、……、HSMN）和电感（L）构成；N个半桥子模块（HSM1、HSM2、……、HSMN）依次串联，形成半桥子模块串，半桥子模块串的一端与电感（L）的一端连接，半桥子模块串的另一端作为上桥臂（11）的一端，电感（L）的另一端作为上桥臂（11）的另一端。
3.根据权利要求1所述的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其特征在于：所述交流侧桥臂（13）由M个全桥子模块（FSM1、FSM2、……、FSMM）依次串联，形成全桥子模块串，全桥子模块串的两端作为交流侧桥臂（13）的两端。
4.根据权利要求3所述的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其特征在于：所述的半桥子模块由第一开关管（T 1）、第二开关管（T 2）和第三电容（C 3）构成；第一开关管（T 1）的集电极和第三电容（C 3）的正极连接，第三电容（C 3）的负极与第二开关管（T 2）的发射极连接，第一开关管（T 1）的发射极与第二开关管（T 2）的集电极连接；第二开关管（T 2）的集电极、发射极作为半桥子模块的两端；所述开关管为IGBT。
5.根据权利要求4所述的交流侧级联H桥的混合模块组合多电平变换器，其特征在于：所述的全桥子模块由第三开关管（T 3）、第四开关管（T 4）、第五开关管（T 5）、第六开关管（T 6）和第四电容（C 4）构成；第三开关管（T 3）的集电极与第四电容（C 4）的正极、第四开关管（T 4）的集电极连接，第三开关管（T 3）的发射极与第五开关管（T 5）的集电极连接，第四开关管（T 4）的发射极与第六开关管（T 6）的集电极连接，第五开关管（T 5）的发射极与第四电容（C 4）的负极、第六开关管（T 6）的发射极连接；第五开关管（T 5）的集电极、第六开关管（T 6）的集电极作为全桥子模块的两端。
CN201420520728.2U 2014-09-11 2014-09-11 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器 Active CN204206015U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420520728.2U CN204206015U (zh) 2014-09-11 2014-09-11 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420520728.2U CN204206015U (zh) 2014-09-11 2014-09-11 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204206015U true CN204206015U (zh) 2015-03-11

Family

ID=52663926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201420520728.2U Active CN204206015U (zh) 2014-09-11 2014-09-11 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204206015U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104242720A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 华南理工大学 交流侧级联h桥的混合模块多电平变换器
CN104821734A (zh) * 2015-04-30 2015-08-05 华南理工大学 一种用于模块组合多电平变换器的子模块电路
CN108768193A (zh) * 2018-05-03 2018-11-06 浙江大学 一种基于功率解耦的模块化多电平电路
CN109149986A (zh) * 2018-10-11 2019-01-04 昆明理工大学 一种类三电平混合式模块化多电平变换器及其控制方法
US10218285B2 (en) 2015-10-19 2019-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Medium voltage hybrid multilevel converter and method for controlling a medium voltage hybrid multilevel converter
CN115987125A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 湖南大学 一种电平数翻倍的混合型mmc及其调制方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104242720A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 华南理工大学 交流侧级联h桥的混合模块多电平变换器
CN104821734A (zh) * 2015-04-30 2015-08-05 华南理工大学 一种用于模块组合多电平变换器的子模块电路
CN104821734B (zh) * 2015-04-30 2017-10-20 华南理工大学 一种用于模块组合多电平变换器的子模块电路
US10218285B2 (en) 2015-10-19 2019-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Medium voltage hybrid multilevel converter and method for controlling a medium voltage hybrid multilevel converter
CN108768193A (zh) * 2018-05-03 2018-11-06 浙江大学 一种基于功率解耦的模块化多电平电路
CN109149986A (zh) * 2018-10-11 2019-01-04 昆明理工大学 一种类三电平混合式模块化多电平变换器及其控制方法
CN109149986B (zh) * 2018-10-11 2024-03-08 昆明理工大学 一种类三电平混合式模块化多电平变换器及其控制方法
CN115987125A (zh) * 2023-03-21 2023-04-18 湖南大学 一种电平数翻倍的混合型mmc及其调制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204206015U (zh) 交流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器
CN104242720A (zh) 交流侧级联h桥的混合模块多电平变换器
CN102005954B (zh) 单相非隔离型光伏并网逆变器及控制方法
CN104617803B (zh) 多电平变流器子模块及其制作的逆变电路、mmc拓扑
CN105356770B (zh) 一种基于h桥的mmc子模块拓扑结构
CN109450268A (zh) 一种单相零电压开关背靠背变流器电路及其调制方法
CN103236710A (zh) 采用模块化结构的统一潮流控制器
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
CN204068699U (zh) 一种具有直流短路故障自清除能力的mmc子模块
CN104638971A (zh) 一种光伏并网逆变器及其控制方法
CN105281361A (zh) 一种五电平双降压式并网逆变器
CN103840474B (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
CN102403920B (zh) 三电平半桥光伏并网逆变器
CN103259436B (zh) 混合箝位型五电平变流器及其控制方法
CN102420538B (zh) 二极管箝位七电平dc-ac变换电路
CN105406743A (zh) 桥臂非对称的混合模块组合多电平变换器
CN205265554U (zh) 一种五电平逆变单元及其应用电路
CN203872078U (zh) N输出单相n+1开关组mmc逆变器
CN105186911A (zh) 直流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器
CN205070837U (zh) 直流侧级联h桥的混合模块组合多电平变换器
CN102570878B (zh) 一种单相逆变器
CN203722506U (zh) 双输出单相三开关组mmc逆变器
CN103762881A (zh) 双输出单相三开关组mmc逆变器及其控制方法
CN203722504U (zh) N输出三相3n+3开关组mmc逆变器
CN103762863B (zh) N输入三相3n+3开关组mmc整流器及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant