基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联mmc自均压拓扑的制作方法_3

文档序号:9690479阅读:来源:国知局
u_i2、Kbl_i2、Kcu_i2、 Kci_i2、Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、Tcu」、Tel」常闭,其中i的取值为1~K,j的取值为Κ+l~N,A相上 桥臂第一个子模块电容C-au-j旁路时,此时辅助IGBT模块Ti断开,子模块电容C-U与辅助 电容&通过钳位二极管并联;A相上桥臂第i个子模块电容C-au-_i旁路时,其中i的取值为2~ N,子模块电容C-au-_i与子模块电容C-au-_i-i通过钳位二极管并联;A相下桥臂第一个子模块 电容C-aij旁路时,子模块电容C_ai-_^过钳位二极管、两个桥臂电抗器Lo与子模块电容 C-au-_N并联;A相下桥臂第i个子模块电容C-ai_i旁路时,其中i的取值为2~N,子模块电容 C-ai-_i与子模块电容C-ai_i-:通过钳位二极管并联;辅助IGBT模块T2闭合时,辅助电容C2通过 钳位二极管与子模块电容C-al_N并联。
[0018] 正常情况下,自均压辅助回路中6N个辅助开关Kau_i2、Kal_i2、Kbu_i2、Kbl_i2、Kcu_i2、 Kcd_i2、Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、T?」、Ted」常闭,其中i的取值为1~K,j的取值为Κ+l~N,辅助IGBT模块Ti闭合时,辅助电容&与子模块电容C-bu-j通过钳位二极管并联;B相上桥臂第i个 子模块电容C-bu-_i旁路时,其中i的取值为1~N-1,子模块电容C-bu-_i与子模块电容C-bu-_i+i 通过钳位二极管并联;B相上桥臂第N个子模块电容C-bu_N旁路时,子模块电容C-bu-_N通过钳 位二极管、两个桥臂电抗器L〇与子模块电容C_bi-_i并联;B相下桥臂第i个子模块电容C_bi_i 旁路时,其中i的取值为1~N-1,子模块电容C-bi-_i与子模块电容C_bi_i+i通过钳位二极管并 联;B相下桥臂第N个子模块电容C_bl_N旁路时,子模块电容C_bl-_N与辅助电容C_2通过钳位二 极管并联。上述辅助IGBT模块Ti的触发信号与A相上桥臂第一个子模块的触发信号一致;辅 助IGBT模块T2的触发信号与B相下桥臂第N个子模块的触发信号一致。
[0019]在直交流能量转换的过程中,各个子模块交替投入、旁路,辅助IGBT模块TLT2交替 闭合、关断,Α、Β相上下桥臂间电容电压在钳位二极管的作用下,满足下列约束:
由此可知,在半桥/单箝位混联MMC在完成直交流能量转换的动态过程中,满足下面的 约束条件:
同理C、B相上下桥臂间电容电压的约束条件为:
由上述具体说明可知,该半桥/单箝位混联MMC拓扑具备子模块电容电压自均衡能力。
[0020] 最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实 施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
【主权项】
1. 基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联MMC自均压拓扑,其特征在于:包 括由A、B、C三相构成的半桥/单箝位混联MMC模型,A、B、C三相每个桥臂分别由K个半桥子模 块、N-K个单箝位子模块及1个桥臂电抗器串联而成;包括由6N个辅助开关(6K个机械开关, 6N-6K个IGBT模块),6N+7个钳位二极管,4个辅助电容&、C2、C3、C4,4个辅助IGBT模块Τ!、T2、 Τ3、Τ4构成的自均压辅助回路。2. 根据权利1所述的基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联MMC自均压拓 扑,其特征在于:Α相上下桥臂,单箝位子模块中,二极管连接子模块电容的正极,IGBT模块 连接子模块电容的负极;Α相上桥臂的第1个子模块,其子模块电容C-au-J负极向下与Α相上 桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相 连接;A相上桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~K-1,其子模块电容C-au-_i负极向下与A 相上桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂 的第i-Ι个子模块电容Cmi负极相连接;A相上桥臂的第K个半桥子模块,其子模块电容 C-au-_K负极向下与A相上桥臂的第K+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中 点向上与A相上桥臂的第K-1个子模块电容Cm!负极相连接;A相上桥臂的第j个子模块, 其中j的取值为K+2~N-1,其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相上桥臂第j+Ι个子 模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与第A相上桥臂第j-Ι个子模块二极 管与IGBT模块联结点相连接;A相上桥臂第N个子模块,其子模块二极管与IGBT模块联结点 向下经两个桥臂电抗器L〇与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT 模块中点向上与A相上桥臂的第N-1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接;A相下桥臂 的第i个子模块,其中i的取值为2~K-1,其子模块电容C-ai-_i负极向下与A相下桥臂第i+Ι个 子模块IGBT模块中点相连接,其IGBT模块中点向上与A相下桥臂第i-1个子模块电容 Cm:负极相连接;A相下桥臂的第K个子模块,其子模块电容C-al_K负极向下与第A相下桥 臂第K+1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂第K-1个 子模块电容C-ai-_K-i负极相连接;A相下桥臂第j个子模块,其中j的取值为K+2~N-1,其子模 块二极管与IGBT模块联结点向下与A相下桥臂第j+Ι个子模块IGBT模块中点相连接,其子模 块IGBT模块中点向上与A相下桥臂第j-1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接;A相下 桥臂第N个子模块二极管与IGBT模块联结点向下与直流母线负极相连接,其子模块IGBT模 块中点向上与A相下桥臂的第N-1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连接;B相上下桥臂, 单箝位子模块中,IGBT模块连接子模块电容正极,二极管连接子模块电容负极,上桥臂的第 1个子模块,其子模块电容C-bu-j正极向上与直流母线正极相连接,其子模块IGBT模块中点 向下与B相上桥臂的第2个子模块电容C-bu-_2正极相连接;B相上桥臂的第i个子模块,其中i 的取值为2~K-1,其子模块电容C-bu-_i正极向上与B相上桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中 点相连接,其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+Ι个子模块电容C_bu-_i+i正极相 连接;B相上桥臂的第K个子模块,其子模块电容C-bu-j(正极向上与B相上桥臂的第K-1个子模 块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂第K+1个子模块IGBT模块 与二极管联结点相连接;B相上桥臂的第j个子模块,其中j的取值为K+2~N-1,其子模块 IGBT模块与二极管联结点向上与B相上桥臂第j-Ι个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块 IGBT模块中点向下与B相上桥臂第j+Ι个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接;B相上桥 臂第N个子模块,其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相上桥臂第N-1个子模块IGBT 模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器Lo与B相下桥臂的第1个子 模块电容C-bi-_i正极相连接;B相下桥臂的第i个子模块,其中i的取值为2~K-1,其子模块电 容C-bi_i正极向上与B相下桥臂的第i-1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中 点向下与B相下桥臂的第i+Ι个子模块电容C-bl-_1+1正极相连接;B相下桥臂的第K个子模块, 其子模块电容C-bij(正极向上与B相下桥臂第K-1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块 IGBT模块中点向下与B相下桥臂第K+1个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接;B相下桥 臂第j个子模块,其中j的取值为K+2~N-1,其子模块IGBT模块与二极管联结点向上与B相下 桥臂第j-Ι个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂第j+1 个子模块IGBT模块与二极管联结点相连接;B相下桥臂第N个子模块,其子模块IGBT模块与 二极管联结点向上与B相下桥臂第N-1个子模块IGBT模块中点相连接,其子模块IGBT模块中 点向下与直流母线负极相连接;C相上下桥臂子模块的连接方式可以与A相一致,也可以与B 相一致;由于单箝位子模块的存在,半桥子模块上下输出线之间不必要配置晶闸管;故A、B、 C相上下桥臂子模块的上下输出线之间并联有机械开关Kau_ii、Kai_ii、Kbu_ii、Kbi_ii、Kcu_ii、 Km、Kau」、Kai」、Kbu」、Kbi」、KCU」、Kci」,其中i的取值为1~K,j的取值为K+1~N;上述连接关 系构成的A、B、C三相地位一致,三相轮换对称之后的其他拓扑在权利范围内。3.根据权利1所述的基于等式约束的辅助电容分布式半桥/单箝位混联MMC自均压拓 扑,其特征在于:自均压辅助回路中,辅助电容&正极连接辅助IGBT模块h,负极连接钳位二 极管并入直流母线正极;辅助电容&负极连接辅助IGBT模块T2,正极连接钳位二极管并入直 流母线负极;辅助电容C3正极连接辅助IGBT模块Τ3,负极连接钳位二极管并入直流母线正 极;辅助电容C4负极连接辅助IGBT模块Τ4,正极连接钳位二极管并入直流母线负极;钳位二 极管,通过辅助开关Kau_12连接A相上桥臂中第1个子模块电容C-au-j与辅助电容&正极;通过 辅助开关Kau_i2、Kau_a+O2连接Α相上桥臂中第i个子模块电容C-au-_i与第i+Ι个子模块电容 C-au-_i+1的正极,其中i的取值为1~K-1;通过辅助开关Kau_K2、Tau_K+1连接A相上桥臂中第K个 子模块电容C-au-j(与第K+1个子模块电容C-au_K+i正极;通过辅助开关Tau」、Tau」+i连接A相上 桥臂中第j个子模块电容C-au-」与第j+Ι个子模块电容C-au-」+i的正极,其中j的
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