專利名稱:基于等式約束的輔助電容集中式全橋mmc自均壓拓?fù)涞闹谱鞣椒?br>【專利摘要】本實(shí)用新型提供基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?。全橋MMC自均壓拓?fù)洌扇珮騇MC模型和自均壓輔助回路聯(lián)合構(gòu)建。全橋MMC模型與自均壓輔助回路通過(guò)輔助回路中的6N個(gè)IGBT模塊發(fā)生電氣聯(lián)系，IGBT模塊觸發(fā)，兩者構(gòu)成基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?；IGBT模塊閉鎖，拓?fù)涞刃槿珮騇MC拓?fù)洹Ｔ撊珮騇MC自均壓拓?fù)?，可以箝位直流?cè)故障，同時(shí)不依賴于專門的均壓控制，能夠在完成交直流能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，自發(fā)地實(shí)現(xiàn)子模塊電容電壓的均衡，同時(shí)能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值，實(shí)現(xiàn)全橋MMC的基頻調(diào)制。
【專利說(shuō)明】
基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種基于等式約束的輔助電容集中式全 橋MMC自均壓拓?fù)洹?br>【背景技術(shù)】
[0002] 模塊化多電平換流器MMC是未來(lái)直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向，MMC采用子模塊(Sub-module，SM)級(jí)聯(lián)的方式構(gòu)造換流閥，避免了大量器件的直接串聯(lián)，降低了對(duì)器件一致性的 要求，同時(shí)便于擴(kuò)容及冗余配置。隨著電平數(shù)的升高，輸出波形接近正弦，能有效避開低電 平VSC-HVDC的缺陷。
[0003]全橋MMC由全橋子模塊組合而成，全橋子模塊由四個(gè)IGBT模塊，一個(gè)子模塊電容及 1個(gè)機(jī)械開關(guān)構(gòu)成，運(yùn)行靈活，具有直流故障箝位能力。
[0004] 與兩電平、三電平VSC不同，全橋MMC的直流側(cè)電壓并非由一個(gè)大電容支撐，而是由 一系列相互獨(dú)立的懸浮子模塊電容串聯(lián)支撐。為了保證交流側(cè)電壓輸出的波形質(zhì)量和保證 模塊中各功率半導(dǎo)體器件承受相同的應(yīng)力，也為了更好的支撐直流電壓，減小相間環(huán)流，必 須保證子模塊電容電壓在橋臂功率的周期性流動(dòng)中處在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0005] 基于電容電壓排序的排序均壓算法是目前解決全橋MMC中子模塊電容電壓均衡問(wèn) 題的主流思路。但是，排序功能的實(shí)現(xiàn)必須依賴電容電壓的毫秒級(jí)采樣，需要大量的傳感器 以及光纖通道加以配合;其次，當(dāng)子模塊數(shù)目增加時(shí)，電容電壓排序的運(yùn)算量迅速增大，為 控制器的硬件設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn);此外，排序均壓算法的實(shí)現(xiàn)對(duì)子模塊的開斷頻率有很高 的要求，開斷頻率與均壓效果緊密相關(guān)，在實(shí)踐過(guò)程中，可能因?yàn)榫鶋盒Ч南拗疲坏貌?提高子模塊的觸發(fā)頻率，進(jìn)而帶來(lái)?yè)Q流器損耗的增加。
[0006] 文獻(xiàn)"A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors"，提出了一 種依靠鉗位二極管和變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)MMC子模塊電容電壓均衡的思路。但該方案在設(shè)計(jì)上一 定程度破壞了子模塊的模塊化特性，子模塊電容能量交換通道也局限在相內(nèi)，沒(méi)能充分利 用MMC的既有結(jié)構(gòu)，三個(gè)變壓器的引入在使控制策略復(fù)雜化的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)較大的改造成 本。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提出一種經(jīng)濟(jì)的，模塊化的，不依賴均壓算 法，同時(shí)能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值且具有直流故障箝位能力的全橋MMC自均 壓拓?fù)洹?br>[0008] 本實(shí)用新型具體的構(gòu)成方式如下。
[0009] 基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?，包括由A、B、C三相構(gòu)成的全 橋MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由Λ個(gè)全橋子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成;包括由 6#個(gè)IGBT模塊，6#+5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容，2個(gè)輔助IGBT模塊組成的自均壓輔助回 路。
[0010] 上述基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?，全橋MMC模型中，A相上 橋臂的第1個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與直流母線正極相連接，另一個(gè)IGBT模塊中 點(diǎn)向下與A相上橋臂的第2個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相上橋臂的第i個(gè)子模塊， 其中i的取值為2~，1，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊一個(gè)IGBT 模塊中點(diǎn)相連，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相上橋臂的第i+1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn) 相連;A相上橋臂的第#個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器與A相下橋臂 的第1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第 個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~jV-Ι，其 一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連，另一個(gè)IGBT 模塊中點(diǎn)向下與A相下橋臂的第i+1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連;A相下橋臂的第#個(gè)子 模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下 橋臂的第^1個(gè)子模塊兩個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接。B相和C相上下橋臂子模塊的連接方式與A 相一致。
[0011] 上述基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?，自均壓輔助回路中，第 一個(gè)輔助電容正極連接輔助IGBT模塊，負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;第二個(gè)輔 助電容負(fù)極連接輔助IGBT模塊，正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極。鉗位二極管，通過(guò) IGBT模塊連接A相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容與第一個(gè)輔助電容正極;通過(guò)IGBT模塊連接A 相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容與第i+1個(gè)子模塊電容正極，其中i的取值為1~;通過(guò)IGBT 模塊連接A相上橋臂中第#個(gè)子模塊電容與A相下橋臂第1個(gè)子模塊電容正極;通過(guò)IGBT模塊 連接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容與A相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊電容正極，其中i的取值為1 ~，1;通過(guò)IGBT模塊連接A相下橋臂中第#個(gè)子模塊電容和第二個(gè)輔助電容正極。鉗位二極 管，通過(guò)IGBT模塊連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容與第一個(gè)輔助電容負(fù)極;通過(guò)IGBT模 塊連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容與第i+Ι個(gè)子模塊電容負(fù)極，其中i的取值為1~#_ 1; 通過(guò)IGBT模塊連接B相上橋臂中第#個(gè)子模塊電容與B相下橋臂第1個(gè)子模塊電容負(fù)極;通過(guò) IGBT模塊連接B相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容與B相下橋臂第i+1個(gè)子模塊電容負(fù)極，其中i 的取值為通過(guò)IGBT模塊連接B相下橋臂中第Λ個(gè)子模塊電容與第二個(gè)輔助電容負(fù) 極。C相中鉗位二極管的連接關(guān)系與Α相或Β相相似。
【附圖說(shuō)明】

[0012] 圖1是全橋子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0014] 為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的性能與工作原理，以下結(jié)合附圖對(duì)對(duì)實(shí)用新型的構(gòu)成 方式與工作原理進(jìn)行具體說(shuō)明。但基于該原理的全橋MMC自均壓拓?fù)洳幌抻趫D2。
[0015] 參考圖2,基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)洌ㄓ葾、B、C三相 構(gòu)成的全橋MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由Λ個(gè)全橋子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而 成，包括由6#個(gè)IGBT模塊，6嚴(yán)5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容，2個(gè)輔助IGBT模塊組成的自均 壓輔助回路。
[0016]全橋MMC模型中，A相上橋臂的第1個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與直流母線 正極相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相上橋臂的第2個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連 接;A相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋 臂的第i-Ι個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相上橋臂的第 i+Ι個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相上橋臂的第Λ個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向 上與A相上橋臂的第化1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩 個(gè)橋臂電抗器與A相下橋臂的第1個(gè)全橋子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相下橋臂的 第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~化1，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第i-Ι個(gè)子模 塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相下橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊一個(gè) IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第Λ個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù) 極相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第化1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連 接。B相和C相上下橋臂子模塊的連接方式與A相一致。
[0017]自均壓輔助回路中，輔助電容G正極連接輔助IGBT模塊71，負(fù)極連接鉗位二極管并 入直流母線正極;輔助電容β負(fù)極連接輔助IGBT模塊Γ2，正極連接鉗位二極管并入直流母線 負(fù)極。鉗位二極管，通過(guò)IGBT模塊r auJ連接Α相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容Gu-j與輔助電容 G正極;通過(guò)IGBT模塊7；u」、7；u連接A相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容Cau-j與第i+1個(gè)子模 塊電容C-u +1正極，其中i的取值為1~;通過(guò)IGBT模塊7；u7；1」連接A相上橋臂中第# 個(gè)子模塊電容C-au-j與A相下橋臂第1個(gè)子模塊電容C_al-_1正極;通過(guò)IGBT模塊Tal_i、r al_i+l連 接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容Cal-J與A相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊電容c- al-_i+1正極，其中 i的取值為1~，1;通過(guò)IGBT模塊Τ；1_Λ連接A相下橋臂中第Λ個(gè)子模塊電容Cai，與輔助電容 β正極。鉗位二極管，通過(guò)IGBT模塊Tku連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容C-bu-j與輔助電 容G負(fù)極;通過(guò)IGBT模塊TLy、r bu_i+1連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-bu-_,與第i+Ι個(gè)子 模塊電容Cbu-j+i負(fù)極，其中i的取值為1~;通過(guò)IGBT模塊7L Uj、Tkj連接B相上橋臂中第 #個(gè)子模塊電容Cu與B相下橋臂第1個(gè)子模塊電容C_bi-_i負(fù)極;通過(guò)IGBT模塊7ti_i、7ti_i+i 連接B相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C_bi-_i與B相下橋臂第i+1個(gè)子模塊電容(^bi-_i+i負(fù)極，其 中i的取值為1~，1;通過(guò)IGBT模塊TLi+λ連接B相下橋臂中第Λ個(gè)子模塊電容Cm與輔助電 容β負(fù)極。C相中鉗位二極管的連接關(guān)系與A相一致。
[0018] 正常情況下，自均壓輔助回路中6#個(gè)IGBT模塊rau_i、rai_i、r bu_i、7k_i、rcu_i、rci_i常 閉，其中i的取值為1~見(jiàn)A相上橋臂第一個(gè)子模塊電容G uJ旁路時(shí)，此時(shí)輔助IGBT模塊71斷 開，子模塊電容與輔助電容G通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相上橋臂第i個(gè)子模塊電容旁 路時(shí)，其中i的取值為2~見(jiàn)子模塊電容與子模塊電容過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相 下橋臂第一個(gè)子模塊電容Gil_l旁路時(shí)，子模塊電容Gil_l通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器Zo 與子模塊電容β〇ι_Λ并聯(lián);A相下橋臂第i個(gè)子模塊電容Gi_i旁路時(shí)，其中i的取值為2~見(jiàn)子模 塊電容Giy與子模塊電容Gu-i通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊Γ 2閉合時(shí)，輔助電容β 通過(guò)鉗位二極管與子模塊電容Gij并聯(lián)。
[0019] 正常情況下，自均壓輔助回路中6#個(gè)IGBT模塊7；u_i、7；i_i、7t u_i、7k_i、7?_i、7k_i常 閉，其中i的取值為1~見(jiàn)輔助IGBT模塊71閉合時(shí)，輔助電容G與子模塊電容通過(guò)鉗位二 極管并聯(lián);B相上橋臂第i個(gè)子模塊電容旁路時(shí)，其中i的取值為1~化1，子模塊電容Gy 與子模塊電容Cbu_i+1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);B相上橋臂第jV個(gè)子模塊電容Cbu_A^路時(shí)，子模塊 電容CbujiE過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器Ιο與子模塊電容0)1_1并聯(lián);B相下橋臂第i個(gè)子模 塊電容心」旁路時(shí)，其中i的取值為1~化1，子模塊電容與子模塊電容通過(guò)鉗位二 極管并聯(lián);B相下橋臂第Λ個(gè)子模塊電容Cbl_A^路時(shí)，子模塊電容0)1_Λ與輔助電容β通過(guò)鉗位 二極管并聯(lián)。上述輔助IGBT模塊7/的觸發(fā)信號(hào)與A、C相上橋臂第一個(gè)子模塊觸發(fā)信號(hào)的"邏 輯和" 一致;輔助IGBT模塊Γ2的觸發(fā)信號(hào)與B相下橋臂第#個(gè)子模塊的觸發(fā)信號(hào)一致。
[0020] 在直交流能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，各個(gè)子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊71、Γ2交替 閉合、關(guān)斷，Α、Β相上下橋臂間電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束：
[0021] Uc/ ^ t/cau_l ^ UcsiJ ^ ^Csl_2· ^ ^TC2 Uci -? ^ ^r〇j?_2 - - - -- %?_2 - -
[0022] 由此可知，全橋MMC在完成直交流能量轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，滿足下面的約束條件：
[0023] :???j,：-：:；S ：5S ->'?：i%iis M;B5： i&U'''?
[0024] C、B相間的約束條件與A、B相間的約束條件一致。
[0025] 由上述具體說(shuō)明可知，該全橋MMC拓?fù)渚邆渥幽K電容電壓自均衡能力。
[0026] 最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí) 施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得 的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于等式約束的輔助電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?，其特征在?包括由A、B、C三 相構(gòu)成的全橋MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由#個(gè)全橋子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而 成;包括由6#個(gè)IGBT模塊，6娘5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容G、β，2個(gè)輔助IGBT模塊71、Γ 2構(gòu) 成的自均壓輔助回路。2. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式全橋MM C自均壓拓?fù)?，其特征?于:全橋MMC模型中，Α相上橋臂的第1個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與直流母線正極 相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相上橋臂的第2個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A 相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的 第i-Ι個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相上橋臂的第i+1 個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相上橋臂的第Λ個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上 與A相上橋臂的第化1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè) 橋臂電抗器與A相下橋臂的第1個(gè)全橋子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第i 個(gè)子模塊，其中i的取值為2~jV- 1，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第i-1個(gè)子模塊 一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與A相下橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊一個(gè) IGBT模塊中點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第Λ個(gè)子模塊，其一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù) 極相連接，另一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第化1個(gè)子模塊一個(gè)IGBT模塊中點(diǎn)相連 接;B相和C相上下橋臂子模塊的連接方式與A相一致;在A、B、C相上下橋臂的第i個(gè)子模塊的 上下輸出線之間分別并聯(lián)有機(jī)械開關(guān)尤n，其中i的取值為 上述連接關(guān)系構(gòu)成的A、B、C三相地位一致。3. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式全橋MM C自均壓拓?fù)?，其特征?于：自均壓輔助回路中，輔助電容G正極連接輔助IGBT模塊71，負(fù)極連接鉗位二極管并入直 流母線正極;輔助電容β負(fù)極連接輔助IGBT模塊Γ 2，正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù) 極;鉗位二極管，通過(guò)IGBT模塊rauJ連接Α相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容G uJ與輔助電容G正 極;通過(guò)IGBT模塊7；u」、rau_(i+1)連接A相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容G u」與第i+1個(gè)子模塊電 容正極，其中i的取值為1~;通過(guò)IGBT模塊7；u』、7；1」連接A相上橋臂中第外子模 塊電容Giuj與A相下橋臂第1個(gè)子模塊電容正極;通過(guò)IGBT模塊r ai_i、7；1_(i+ι)連接A相下 橋臂中第i個(gè)子模塊電容與第i+1個(gè)子模塊電容Ga_i+i的正極，其中i的取值為1~#-1; 通過(guò)IGBT模塊7；1^連接A相下橋臂中第#個(gè)子模塊電容Gij與輔助電容β正極;鉗位二極管， 通過(guò)IGBT模塊7t uJ連接Β相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容CblU與輔助電容G負(fù)極;通過(guò)IGBT模 塊7t u」、Ttw+υ連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容Cbu」與第i+1個(gè)子模塊電容Cbu」 +1負(fù)極， 其中i的取值為1~，1;通過(guò)IGBT模塊7LU』、Tkj連接B相上橋臂中第辟子模塊電容'』與B 相下橋臂中第1個(gè)子模塊電容Gij負(fù)極;通過(guò)IGBT模塊Ttu·、Tk_G+1)連接B相下橋臂中第i個(gè) 子模塊電容C bu·與第i+1個(gè)子模塊電容αυ+1負(fù)極，其中i的取值為1~，1;通過(guò)IGBT模塊 Τ?)?_Λ連接B相下橋臂中第#個(gè)子模塊電容β)1_Λ與輔助電容β負(fù)極;C相中鉗位二極管的連接關(guān) 系與Α相或Β相一致;上述A、B、C三相中6#個(gè)IGBT模塊r au_i、rai_i、rbu_i、7k_i、rcu_i、r ci_i，其中 i 的取值為1~見(jiàn)6嚴(yán)5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容G、β及2個(gè)輔助IGBT模塊7/、7?，共同構(gòu)成 自均壓輔助回路。4. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式全橋MM C自均壓拓?fù)?，其特征?于:正常情況時(shí)，自均壓輔助回路中6#個(gè)IGBT模塊7；u_i、7；i_i、7t u_i、7k_i、fcu_i、7；i_i常閉，故 障情況時(shí)，6#個(gè)IGBT模塊7；u_i、7；i_i、7Lu_i、7k_i、7?_i、7；i_i斷開，其中i的取值為1~和正常情 況下，A相上橋臂第一個(gè)子模塊電容旁路時(shí)，此時(shí)輔助IGBT模塊71斷開，子模塊電容 與輔助電容G通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相上橋臂第i個(gè)子模塊電容Gu」旁路時(shí)，其中i的取值 為2~見(jiàn)子模塊電容C au_i與子模塊電容Gu_i-i通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相下橋臂第一個(gè)子模 塊電容Gi_i旁路時(shí)，子模塊電容C ai」通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器與子模塊電容 并聯(lián);A相下橋臂第i個(gè)子模塊電容Gi」旁路時(shí)，其中i的取值為2~見(jiàn)子模塊電容Gi_i與子模 塊電容Gu-i通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊Γ 2閉合時(shí)，輔助電容β通過(guò)鉗位二極管與 子模塊電容Gi j并聯(lián);輔助IGBT模塊71閉合時(shí)，輔助電容G與子模塊電容CbuJ通過(guò)鉗位二極 管并聯(lián);B相上橋臂第i個(gè)子模塊電容'」旁路時(shí)，其中i的取值為1~化1，子模塊電容'」與 子模塊電容Cbu_i+1通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);B相上橋臂第#個(gè)子模塊電容Cbu_A^路時(shí)，子模塊電 容Cbu_A?過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器Zo與子模塊電容0)1_1并聯(lián);B相下橋臂第i個(gè)子模塊 電容心」旁路時(shí)，其中i的取值為1~化1，子模塊電容Cbi」與子模塊電容心」 +1通過(guò)鉗位二極 管并聯(lián);B相下橋臂第Λ個(gè)子模塊電容Cbi_A^路時(shí)，子模塊電容Cbi+Λ與輔助電容β通過(guò)鉗位二 極管并聯(lián);其中輔助IGBT模塊71的觸發(fā)信號(hào)與A、C相上橋臂第一個(gè)子模塊觸發(fā)信號(hào)的"邏輯 和" 一致;輔助IGBT模塊Γ2的觸發(fā)信號(hào)與B相下橋臂第Λ個(gè)子模塊的觸發(fā)信號(hào)一致;在直交流 能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，各個(gè)子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊71、Γ 2交替閉合、關(guān)斷，Α相上 下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束，多&ku_l多tt：au_2…多i/Cauj 彡…彡i/Cal_A^ ife ;B相上下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足 下列約束，i/cbu_2…< i/cbu_A^i ?/〇)1_2…ife ;基于等式約束的輔助 電容集中式全橋MMC自均壓拓?fù)?，?dòng)態(tài)過(guò)程中，輔助電容G既可以作為A相電壓最高的電容， 又可以作為B相電壓最低的電容;輔助電容β既可以作為A相電壓最低的電容，又可以作為B 相電壓最高的電容;依靠著兩個(gè)等式約束，11^(&0=111；[11(￡/〇))，111；[11(￡/〇 1)=11^(￡/(1)，4、13相上 下橋臂中4#個(gè)子模塊電容，Gy、Cau、C by、Cbu，其中i取值為1~見(jiàn)以及輔助電容G、β，的 電壓處于自平衡狀態(tài)，拓?fù)銩、Β相間具備子模塊電容電壓自均衡能力;若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成 形式與A相一致，則C、B相間電容電壓的約束條件與A、B之間電容電壓約束條件一致;若拓?fù)?中C相的構(gòu)成形式與B相一致，則A、C相間電容電壓的約束條件與A、B之間電容電壓約束條件 一致，拓?fù)渚邆渥幽K電容電壓自均衡能力。
【文檔編號(hào)】H02M7/49GK205725504SQ201620068857
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日
【發(fā)明人】趙成勇, 許建中, 劉航
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)