具有直流侧故障阻断能力的mmc子模块电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及电力系统保护控制领域，尤其设及具有直流侧故障阻断能力的 MMC子模块电路。
【背景技术】
[0002] 传统WS相半桥为主电路的电能质量综合补偿装置输出电压电平数受到限制并 且对负序电流的补偿能力有限，导致其最终的补偿结果并不能达到所要求的效果，并且其 开关频率较高、损耗大。有时为了提高系统的耐压，需要多个开关器件串联分压，但运会带 来开关器件动作一致性和均压等问题。
[0003] 国家知识产权局2015-5-13公布的一项实用新型专利申请（【申请号】 201410848005X名称：具有直流故障限流能力MMC换流器改进结构及隔离方法）公开了一 种具有直流故障限流能力的MMC换流器，包括限流模块，可控开关，电阻和直流断路器。在 直流侧发生故障时，通过快速、全面的故障限流，降低了对直流断路器的动作速度和切除容 量的要求。其缺陷在于所需器件多样，耐压值低，直流断路器反应时间长，动作频率高，对器 件损耗大。在直流侧短路时，由于二极管的续流作用，造成直流侧不能及时完全锁闭短路电 流，需要与断路器配合实现直流侧电路断开。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型针对W上问题，提供了一种直流侧能够及时、完全地锁闭短路电流，且 结构简单、所需器件少、集成度高的具有直流侧故障阻断能力的MMC子模块电路。 阳0化]本实用新型的技术方案是：
[0006] 包括两个半桥子模块、带反向并联二极管的功率开关管一和二极管，半桥子模块 包括带反向并联二极管的功率开关管二、带反向并联二极管的功率开关管=和稳压电容， 带反向并联二极管的功率开关管二与带反向并联二极管的功率开关管=串联连接，稳压电 容的正极端与所述带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，负极端与带反向并联 二极管的功率开关管=的发射极连接，带反向并联二极管的功率开关管二的发射极与带反 向并联二极管的功率开关管=的集电极之间为子模块进线端；稳压电容的负极端为子模块 出线端，其特征在于，所述半桥子模块其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一 的发射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一的集电极连接；
[0007] 所述二极管的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极连接的半桥 子模块中的带反向并联二极管的功率开关管二的集电极连接，正极与另一个半桥子模块 中的带反向并联二极管的功率开关管=的发射极连接。
[0008] 包括进线端和出线端；
[0009] 所述进线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的发射极相连的半桥子模块 的子模块进线端相同，出线端与和带反向并联二极管的功率开关管一的集电极相连的半桥 子模块的子模块出线端相同。
[0010] 还包括N个用于增容的半桥子模块。
[0011]N=1时，用于增容的所述半桥子模块的子模块进线端与和带反向并联二极管的 功率开关管一的集电极连接的半桥子模块的子模块进线端相连；
[0012] 用于增容的所述半桥子模块中稳压电容的负极端为新的出线端。
[0013]N= 2时，新增用于增容的所述半桥子模块的进线端与前一个用于增容的半桥子 模块的出线端相连；
[0014] 新增加的所述增容模块中稳压电容的负极端为新的出线端。
[0015] 所述稳压电容为电解电容。
[0016] 本实用新型采用功率开关管作为开关器件，集成度高，产品体积小，稳定性高；避 免使用直流断路器，规避了直流断路器损耗大的问题；所需器件少，拓扑结构简单，控制算 法难度降低；所需器件少，成本低，易实现；采用模块化制作，可W根据实际需要灵活配置， 降低功耗；在电路故障时不需要配置直流断路器就能够断开直流侧，响应迅速，断开直流 侦U，进行故障隔离。
【附图说明】 阳017] 图1是本实用新型的电路图， 阳01引图2是半桥子模块的电路图，
[0019] 图3是N= 1时本实用新型电路图，
[0020] 图4是N= 2时本实用新型电路图，
[0021] 图5是本实用新型的仿真波形图，
[0022] 图6是电流方向为正时电流的流通路径示意图，
[0023] 图7是电流方向为负时电流的流通路径示意图，
[0024] 图8是带反向并联二极管的功率开关管的结构示意图；
[00巧]图中1是带反向并联二极管的功率开关管一，
[0026] 2是二极管，
[0027] 3是半桥子模块， 阳0測 4是进线端，
[0029] 5是出线端，
[0030] 301是带反向并联二极管的功率开关管二，
[0031] 302是带反向并联二极管的功率开关管=，
[0032] 303 是稳压电容（Cl，C2,C3,C4)，
[0033] 304是子模块进线端，
[0034] 305是子模块出线端。
[0035]3011 是功率开关管灯1，T2,T3,T4,巧，T6,T7,T8,T9)，
[0036] 3012 是二极管一值1，D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9)。
【具体实施方式】
[0037] 本实用新型如图1所示，包括两个半桥子模块3、带反向并联二极管的功率开关管 一 1和二极管2,半桥子模块1包括带反向并联二极管的功率开关管二301、带反向并联二 极管的功率开关管=302和稳压电容303,带反向并联二极管的功率开关管二301与带反向 并联二极管的功率开关管=302串联连接，稳压电容303的正极端与所述带反向并联二极 管的功率开关管二301的集电极连接，负极端与带反向并联二极管的功率开关管=302的 发射极连接，带反向并联二极管的功率开关管二301的发射极与带反向并联二极管的功率 开关管=302的集电极之间为子模块进线端304 ;稳压电容的负极端为子模块出线端305， 其特征在于，所述半桥子模块3其中一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一1的发 射极连接，另一个与所述带反向并联二极管的功率开关管一1的集电极连接；
[0038] 所述二极管2的负极与和带反向并联二极管的功率开关管一1的发射极连接的半 桥子模块3中的带反向并联二极管的功率开关管二301的集电极连接，正极与另一个半桥 子模块中的带反向并联二极管的功率开关管=302的发射极连接。
[0039] 本实用新型有进线端4和出线端5。进线端4与和带反向并联二极管的功率开关 管一 1的发射极相连的半桥子模块3的子模块进线端304相同，出线端4与和带反向并联 二极管的功率开关管一1的集电极相连的半桥子模块3的子模块出线端5相同。
[0040] 本实用新型采用模块化制作多电平换流器通过将子模块相串联，避免了开关器件 直接串联带来的分压不均衡的问题，而且MMC易于通过相应的均压策略来实现各个子模块 之间的直流侧电压均衡，另外MMC输出电平数理论上可W增加到指定的数量，使得器件的 开关频率大大降低。相较于传统半桥子模块具有直流侧故障阻断能力，可避免MMC直流侧 发生短路故障时不能闭锁故障电流的问题，从而提高了系统的稳定性。
[0041] 本实用新型能够根据实际使用情况增加N个用于增容的半桥子模块3。
[0042] 如图3所示，当N= 1时，用于增容的半桥子模块3的子模块进线端304与和带反 向并联二极管的功率开关管一的集电极连接的半桥子模块3的子模块进线端304相连，用 于增容的半桥子模块3中稳压电容的负极端为新的出线端5。
[00创如图4所示，N= 2时，在N= 1的基础上增加了新的用于增容的半桥子模块3。 新的半桥子模块3的子模块进线端304与第一个用于增容的半桥子模块3的子模块进线 端304连接，新的半桥子模块3的子模块出线端305作为新的出线端3。W此类推，当N取 3,4,5……的时候，每增加一个新的用于增容的半桥子模块3,新的用于增容的半桥子模块3 的子模块进线端304都与前一