2个半桥型子模块HBSM 2组成，其余都与图4相同。
[0061]实施例1
[0062]图7给出了本发明针对典型的220kV输电线路设计直流融冰装置，典型的220kV变电站单台主变容量为180MVA，变电站出线一般采用LGJ-2*240/40，线路长度为100km。根据直流融冰计算公式在典型条件下(_5°C，风速5m/s，覆冰厚度10mm，lh融冰)的计算结果，LGJ-2*240/40型导线的典型最小融冰电流为1167A，100km线路需要的最小电源容量约为17.9MW，直流电阻不大于0.06045 Ω /km。由于最小融冰电流的融冰时间对应lh甚至更长，实际工程中融冰装置的输出电流一般高于最小融冰电流，以加快融冰速度，根据工程经验，当输出电流达到1.5-2.0倍的最小融冰电流时，能够在较短的时间内实现融冰。
[0063]因此本发明所提出基于混合型MMC的直流融冰装置输出电压为30kV，此时融冰电流达到2481A，可以实现短时间快速融冰，此外输出电压可以在0-30kV之间调节。
[0064]实施例2
[0065]图8给出了本发明的针对典型的llOkV输电线路设计直流融冰装置，典型的llOkV变电站单台主变容量为40MVA，变电站出线一般采用LGJ-300/50，线路长度为50km。根据直流融冰计算公式，LGJ-300/50型导线的典型最小融冰电流为714A，50km线路需要的最小电源容量约为5.0MW，直流电阻不大于0.09636 Ω /km,设定直流融冰装置输出电压为15kV，此时融冰电流达到1557A，可以实现短时间快速融冰，此外输出电压可以在0-15kV之间调节。
[0066]图9所示为本发明配套的综合控制系统框图，包括总电容电压控制、上/下桥臂电压控制、直流母线电压控制在内的直接桥臂电流控制方案。通过控制桥臂电容电压平均值来控制相电压，总电容电压控制器输入为电容电压参考值UJ (也就是UdJ和桥臂电容电压平均值1/2 (ucpx+ucnx)(也就是UxAV)，输出为交流侧有功电流有效值IsxP，交流侧有功电流有效值isx/= I sxP*usx/UsB，U为交流侧无功电流参考值，来自无功指令，交流侧电流参考值为iSD，其中U=込/+^。通过控制上/下桥臂电容电压平均值之差来控制上/下桥臂电压，上下桥臂电压控制器输入为‘和u cnx (即UP u cnx)，输出为Δ iAJ的有效值I Ac。母线电压反馈通过母线电压控制器，输入为直流母线参考电压U/和直流母线电压u d，输出为直流成分i</。最终由桥臂电流控制占空比，电流控制器输入为上下桥臂参考电流ip/和
和上下桥臂电流i时和i nx。
[0067]图10所示为本发明平时用于动态无功补偿作STATC0M运行时的示意图，可以看成由两个单星MMC-STATC0M并联而成，其中一个为HBSM-MMC-STATCOM，另一个为FBSM-MMC-STATCOM。与单星MMC-STATC0M相同，交流母线与待补偿的输电线路连接，MMC-STATC0M可以被视为与电网同频率的幅值和相位均可控制的交流电压源。通过直接控制该等效电压源交流侧的输出电流，采用PWM技术对IGBT进行调制触发，使其产生对网侧所需补偿的适量的无功电流，即可实现动态无功补偿功能。
[0068]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述混合型模块化多电平变换器为三相桥结构，变换器每一相包括一个上桥臂功率链和一个下桥臂功率链，上、下桥臂功率链均包括N个串联的功率单元子模块，所有功率单元子模块首尾串联，从上到下分别为第1个、第2个、…、第N个子模块，其中N为大于1的整数，所述功率单元子模块为半桥型子模块和全桥型子模块，且半桥型子模块和全桥型子模块的个数比为1:1 ; 各相上桥臂功率链第1个功率单元的首端连接在一起，作为公共直流母线的正极，各相下桥臂功率链第N个功率单元的末端连接在一起，作为公共直流母线的负极，各相上桥臂功率链第N个功率单元的末端和该相下桥臂功率链第1个功率单元SM的首端各通过一个电感连接在一起，每一相两个电感的连接点连接该相的交流母线。2.如权利要求1所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述半桥型子模块，包括两个带反并联二极管的全控型功率开关器件Q5、Q5和电容器，其中，Q5的发射极与Q6的集电极相连，Q5的集电极、Q6的发射极分别连接电容器的两端。3.如权利要求1所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述全桥型子模块，包括四个带反并联二极管的全控型功率开关器件Ql、Q2、Q3与Q4和电容器，其中，全控型功率开关器件Ql、Q2的集电极相连，且连接在电容器的正极，全控型功率开关器件Q3、Q4的发射极相连，且均连接在电容器的负极，全控型功率开关器件Q1的发射极和Q3的集电极相连构成全桥型子模块的首端，Q2的发射极和Q4的集电极相连构成全桥型子模块的末端。4.如权利要求1所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述上、下桥臂功率链的功率单元子模块类型不同。5.如权利要求4所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述上桥臂功率链的功率单元子模块为全桥型子模块，所述下桥臂功率链的功率单元子模块为半桥型子模块。6.如权利要求4所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述下桥臂功率链的功率单元子模块为全桥型子模块，所述上桥臂功率链的功率单元子模块为半桥型子模块。7.如权利要求1所述的一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构，其特征是:所述功率链包括N个功率单元子模块，且N为2的倍数，上、下桥臂功率链的功率单元子模块有N/2个为全桥型子模块，N/2为半桥型子模块。8.—种基于混合型模块化多电平变换器的直流融冰装置，其特征是:包括如权利要求要求1-7中任一项所述的拓扑结构，且所述拓扑结构的公共直流母线的正极和公共直流母线的负极分别施加在相应的待融冰线路上。9.一种基于混合型模块化多电平变换器的静止同步补偿器，其特征是:包括如权利要求要求1-7中任一项所述的拓扑结构，且直流侧母线正负极开路。10.一种基于混合型模块化多电平变换器的静止无功发生器，其特征是:包括如权利要求要求1-7中任一项所述的拓扑结构，且直流侧母线正负极开路。
【专利摘要】本发明公开了一种基于混合型模块化多电平变换器的拓扑结构及融冰装置，本装置以三相混合型模块化多电平变换器为主电路，每相由级联半桥型子模块和全桥型子模块混合而成，在每一相中的所述半桥型子模块和全桥型子模块的数量比例为1:1。本发明的混合型模块化多电平变换器直流母线输出电压可以实现从零到最大值之间的连续可调，用作直流融冰装置时，可以实现直流融冰电流的灵活和有效控制，以满足不同的线路的融冰要求。此外，也可用作STATCOM，并能节省25％的功率开关器件。
【IPC分类】H02M7/219, H02G7/16, H02J3/18, H02M7/12
【公开号】CN105245119
【申请号】CN201510676923
【发明人】王广柱, 冯建洲, 吴钦, 欧朱建, 商秀娟
【申请人】山东大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月16日