CN204633632U - 一种具有直流故障穿越能力的mmc子模块拓扑 - Google Patents
一种具有直流故障穿越能力的mmc子模块拓扑 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑,能迅速切断故障电流,从而避免了交流断路器动作,缩短了直流故障清除时间。由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成,具体包括:两个IGBT T1、T2与两个二极管D1、D2构成逆变半桥;在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4,T3和T2反向串联,T3和D3反向并联,二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。当子模块正常工作时所述IGBT T3一直处于导通状态,当子模块出现故障时,故障信息被反馈到子模块控制器,子模块控制器发出控制信号,关断所有IGBT,穿越直流故障。
Description
技术领域
本实用新型涉及MMC换流器领域,尤其是一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑。
背景技术
模块化多电平换流器技术即MMC具有交流输出电压谐波畸变率低,模块化结构易于封装,开关器件承受的电气应力小,开关损耗低等优点。其子模块拓扑结构对于MMC系统功能具有至关重要的作用,然而现有的半桥型、全桥型和箝位型子模块拓扑结构存在直流故障问题,若要解决需要较高成本。
本实用新型的子模块拓扑利用电力电子器件快速开关的特性,较好的解决了MMC直流侧故障问题,对永久性和暂时性直流故障均具有快速切除故障电流的能力,适合多端和长距离空线直流输电场合。
实用新型内容
本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑,能迅速切断故障电流,从而避免了交流断路器动作,缩短了直流故障清除时间。
本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑,由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成,具体包括:两个IGBT T1、T2与两个二极管D1、D2构成逆变半桥;在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4,T3和T2反向串联,T3和D3反向并联,二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。
当子模块正常工作时所述IGBT T3一直处于导通状态,当子模块出现故障时,故障信息被反馈到子模块控制器,子模块控制器发出控制信号,关断所有IGBT,穿越直流故障。
所述的TGBT T3其工作状态为导通和关断,其状态由子模块控制器控制。
本实用新型的一种具有直流故障穿越能力的MMC拓扑既能穿越永久性性故障又能穿越暂时性故障。在检测到直流故障后,系统会闭锁所有的IGBT以切断故障电流。对于永久性故障,需要断开交流断路器以隔离故障并进行修复;对于瞬时性故障,故障电流被切断之后,需要解锁IGBT以重新建立直流电压,系统恢复正常运行状态。
附图说明:
图1为本实用新型一种具有直流故障穿越能力的MMC拓扑结构图。
图2为故障闭锁时正向电流通路图。
图3为故障闭锁时负向电流通路图。
其中:T1、T2、T3为IGBT,D1、D2、D3、D4为二极管,C为电容器。
具体实施方式:
针对MMC半桥型子模块拓扑不能够实现直流电流阻断问题,提出了一种改进型子模块拓扑,所提出子模块拓扑具有直流故障电流的闭锁能力,能迅速切断故障电流,从而避免了交流断路器动作,缩短了直流故障清除时间,有利于促进MMC在多端直流输电或远距离架空线直流输电场合的应用。
如图1所示,本实用新型一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑,由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成,具体包括:两个IGBT T1、T2与两个二极管相连,构成逆变半桥;在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4,T3和T2反向串联,T3和D3反向并联,二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。
如图2图3所示,为故障闭锁时的电流通路图。当子模块正常工作时所述IGBT T3一直处于导通状态,当子模块出现故障时,故障信息被反馈到子模块控制器,子模块控制器发出控制信号,关断所有IGBT,穿越直流故障。
正常运行时,T3一直导通,因此T3和D3承受的电压均为0;故障时,由图2可知,D3承受的最大电压为电容电压。系统正常运行时,D4处于反向截止状态,D4承受电容电压;故障时,根据子模块中电流方向的不同,D4承受的电压不同,最大为子模块电容电压。
所述的IGBT T3其工作状态为导通和关断,其状态由子模块控制器控制。
本实用新型的MMC子模块拓扑能够快速清除直流故障,从而能够有效地保护子模块中的电力电子开关器件。故障的快速切除可使系统迅速恢复正常运行,并显著提升了系统的直流故障穿越能力,有利于促进MMC在多端直流输电或远距离架空线直流输电场合的应用。
Claims (1)
1.本实用新型提供了一种具有直流故障穿越能力的MMC子模块拓扑,由3个IGBT、4个二极管和一个电容组成,其特征在于,两个IGBT T1、T2与两个二极管D1、D2构成逆变半桥,在此半桥中增加了一个IGBT T3和两个二极管D3、D4,T3和T2反向串联,T3和D3反向并联,二极管D4反向并联于D1阴极与D3阴极。
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