基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位mmc自均压拓扑的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑。单箝位MMC自均压拓扑，由单箝位MMC模型和自均压辅助回路联合构建。单箝位MMC模型与自均压辅助回路通过辅助回路中的6N个IGBT模块发生电气联系，IGBT模块触发，两者构成基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，IGBT模块闭锁，拓扑等效为单箝位MMC拓扑。该单箝位MMC自均压拓扑，可以箝位直流侧故障，同时不依赖于专门的均压控制，能够在完成直交流能量转换的基础上，自发地实现子模块电容电压的均衡，同时能相应降低子模块触发频率和电容容值，实现单箝位MMC的基频调制。
【专利说明】
基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑
技术领域
[0001] 本实用新型涉及柔性输电领域，具体涉及一种基于不等式约束的辅助电容分布式 单箝位MMC自均压拓扑。
【背景技术】
[0002] 模块化多电平换流器MMC是未来直流输电技术的发展方向，MMC采用子模块级联的 方式构造换流阀，避免了大量器件的直接串联，降低了对器件一致性的要求，同时便于扩容 及冗余配置。随着电平数的升高，输出波形接近正弦，能有效避开低电平VSC-HVDC的缺陷。
[0003] 单箝位MMC由单箝位子模块组合而成，每个单箝位子模块由3个IGBT模块，1个子模 块电容，1个二极管及1个机械开关构成，成本低，运行损耗小。
[0004] 与两电平、三电平VSC不同，丽C的直流侧电压并非由一个大电容支撑，而是由一系 列相互独立的悬浮子模块电容串联支撑。为了保证交流侧电压输出的波形质量和保证模块 中各功率半导体器件承受相同的应力，也为了更好的支撑直流电压，减小相间环流，必须保 证子模块电容电压在桥臂功率的周期性流动中处在动态稳定的状态。
[0005] 基于电容电压排序的排序均压算法是目前解决MMC中子模块电容电压均衡问题的 主流思路。首先，排序功能的实现必须依赖电容电压的毫秒级采样，需要大量的传感器以及 光纤通道加以配合;其次，当子模块数目增加时，电容电压排序的运算量迅速增大，为控制 器的硬件设计带来巨大挑战;此外，排序均压算法的实现对子模块的开断频率有很高的要 求，开断频率与均压效果紧密相关，在实践过程中，可能因为均压效果的限制，不得不提高 子模块的触发频率，进而带来换流器损耗的增加。
[0006] 文献"A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors"，提出了一 种依靠钳位二极管和变压器来实现MMC子模块电容电压均衡的思路。但该方案在设计上一 定程度破坏了子模块的模块化特性，子模块电容能量交换通道也局限在相内，没能充分利 用MMC的既有结构，三个变压器的引入在使控制策略复杂化的同时也会带来较大的改造成 本。 【实用新型内容】
[0007] 针对上述问题，本实用新型的目的在于提出一种经济的，模块化的，不依赖均压算 法，同时能相应降低子模块触发频率和电容容值且具有直流故障箝位能力的单箝位MMC自 均压拓扑。
[0008] 本实用新型具体的构成方式如下。
[0009] 基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，包括由A、B、C三相构成 的单箝位MMC模型，A、B、C三相分别由2Λ个单箝位子模块，2个桥臂电抗器串联而成;包括由 6#个IGBT模块，6嚴11个箝位二极管，8个辅助电容及4个辅助IGBT模块构成的自均压辅助回 路。
[0010] 上述基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，A相上下桥臂，单 箝位子模块中，二极管连接子模块电容正极，IGBT模块连接子模块电容负极。A相上桥臂的 第1个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模 块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连;A相上桥臂的第i个子模块， 其中i的取值为2~A l 1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相上桥臂的第i+1个子 模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第i-Ι个子模块二极管 与IGBT模块联结点相连;A相上桥臂的第Λ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/λ与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块 中点向上与A相上桥臂的第A lI个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;A相下桥臂的第i个 子模块，其中i的取值为2~#_1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相下桥臂的第i + 1个子模块IGBT模块中点相连，其IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第i-Ι个子模块二极管 与IGBT模块联结点相连;A相下桥臂的第Λ个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向 下与直流母线负极相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相下桥臂的第个子模块二极管 与IGBT模块联结点相连。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。B相上桥臂的第1个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点 向上与直流母线正极相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块二极管 与IGBT模块联结点相连;B相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~#-1，其子模块二极 管与IGBT模块联结点向上与B相上桥臂的第i-Ι个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT 模块中点向下与B相上桥臂的第i+Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相上桥臂的 第#个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相上桥臂的第AK个子模块IGBT 模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器Zo与B相下桥臂的第1个子模 块二极管与IGBT模块联结点相连;B相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~A l 1，其子 模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相下桥臂的第i-Ι个子模块IGBT模块中点相连，其子 模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相 下桥臂的第Λ个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相下桥臂第AK个子模 块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线负极相连。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。
[0011] 上述基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，其自均压辅助回 路中，第一个辅助电容与第二个辅助电容通过箝位二极管并联，第二个辅助电容正极连接 辅助IGBT模块，第一个辅助电容负极连接箝位二极管并入直流母线正极;第三个辅助电容 与第四个辅助电容通过箝位二极管并联，第三个辅助电容负极连接辅助IGBT模块，第四个 辅助电容正极连接箝位二极管并入直流母线负极;第五个辅助电容与第六个辅助电容通过 箝位二极管并联，第五个辅助电容正极连接辅助IGBT模块，第六个辅助电容负极连接箝位 二极管并入直流母线正极;第七个辅助电容与第八个辅助电容通过箝位二极管并联，第八 个辅助电容负极连接辅助IGBT模块，第七个辅助电容正极连接箝位二极管并入直流母线负 极。箝位二极管，通过IGBT模块连接A相上桥臂中第1个子模块电容与第一个辅助电容正极； 通过IGBT模块连接A相上桥臂中第i个子模块电容与第i+Ι个子模块电容正极，其中i的取值 为1~;通过IGBT模块连接A相上桥臂中第#个子模块电容与A相下桥臂第1个子模块电容 正极;通过IGBT模块连接A相下桥臂中第i个子模块电容与A相下桥臂第i+Ι个子模块电容正 极，其中i的取值为1~化1;通过IGBT模块连接A相下桥臂中第Λ个子模块电容与第三个辅助 电容正极。箝位二极管，通过IGBT模块连接B相上桥臂中第1个子模块电容与第二个辅助电 容负极;通过IGBT模块连接B相上桥臂中第i个子模块电容与第i+Ι个子模块电容负极，其中 i的取值为1~化1;通过IGBT模块连接B相上桥臂中第#个子模块电容与B相下桥臂第1个子 模块电容负极;通过IGBT模块连接B相下桥臂中第i个子模块电容与B相下桥臂第i+1个子模 块电容负极，其中i的取值为1~化1;通过IGBT模块连接B相下桥臂中第Λ个子模块电容与第 四个辅助电容负极。C相子模块的连接关系与A相一致时，C相上下桥臂中子模块间箝位二极 管的连接方式与A相一致，同时第六个辅助电容正极经辅助IGBT模块、箝位二极管连接C相 上桥臂第一个子模块电容正极，第五个辅助电容负极经辅助IGBT模块、箝位二极管连接B相 上桥臂第一个子模块电容负极，第八个辅助电容正极经辅助IGBT模块、箝位二极管连接C相 下桥臂第#个子模块电容正极，第七个辅助电容负极经辅助IGBT模块、箝位二极管连接B相 下桥臂第Λ个子模块电容负极;C相子模块的连接关系与B相一致时，C相上下桥臂中子模块 间箝位二极管的连接方式与B相一致，同时第五个辅助电容负极经辅助IGBT模块、箝位二极 管连接C相上桥臂第一个子模块电容负极，第六个辅助电容正极经辅助IGBT模块、箝位二极 管连接A相上桥臂第一个子模块电容正极，第七个辅助电容负极经辅助IGBT模块、箝位二极 管连接C相下桥臂第#个子模块电容负极，第八个辅助电容正极经辅助IGBT模块、箝位二极 管连接A相下桥臂第#个子模块电容正极。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0013] 图1是单箝位子模块的结构示意图；
[0014] 图2是基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑。
【具体实施方式】
[0015] 为进一步阐述本实用新型的性能与工作原理，以下结合附图对对实用新型的构成 方式与工作原理进行具体说明。但基于该原理的单箝位MMC自均压拓扑不限于图2。
[0016] 参考图2,基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，包括由A、B、C 三相构成的单箝位MMC模型，A、B、C三相分别由2Λ个单箝位子模块，2个桥臂电抗器串联而 成;包括由6#个IGBT模块，6娘11个箝位二极管，8个辅助电容G、C 2、C3、α、β、ft、G、C8，4个辅 助IGBT模块Tl、Γ 2、7?、Ti构成的自均压辅助回路。
[0017] 单箝位MMC模型中，A相上下桥臂，单箝位子模块中，二极管连接子模块电容正极， IGBT模块连接子模块电容负极。A相上桥臂的第1个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联 结点向下与A相上桥臂的第2个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与直 流母线正极相连;A相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~#-1，其子模块二极管与 IGBT模块联结点向下与A相上桥臂的第i+Ι个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块 中点向上与A相上桥臂的第i-Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;A相上桥臂的第#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Zo与A相下桥臂的第1个 子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第个子模块二极 管与IGBT模块联结点相连;A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~#-1，其子模块二 极管与IGBT模块联结点向下与A相下桥臂的第i+1个子模块IGBT模块中点相连，其IGBT模块 中点向上与A相下桥臂的第i-Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;A相下桥臂的第#个 子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与直流母线负极相连，其子模块IGBT模块 中点向上与A相下桥臂的第A lI个子模块二极管与IGBT模块联结点相连。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。B相上桥臂的第1 个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与直流母线正极相连，其子模块IGBT模 块中点向下与B相上桥臂的第2个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相上桥臂的第i个 子模块，其中i的取值为2~#_1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相上桥臂的第 i-Ι个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+Ι个子模 块二极管与IGBT模块联结点相连;B相上桥臂的第#个子模块，其子模块二极管与IGBT模块 联结点向上与B相上桥臂的第个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下 经两个桥臂电抗器Zo与B相下桥臂的第1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相下桥 臂的第i个子模块，其中i的取值为2~化1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相下 桥臂的第i_ 1个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+ 1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相下桥臂的第#个子模块，其子模块二极管与 IGBT模块联结点向上与B相下桥臂第个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中 点向下与直流母线负极相连。C相上下桥臂子模块的连接方式与A相一致。
[0018] 自均压辅助回路中，辅助电容G与辅助电容C2通过箝位二极管并联，辅助电容C2正 极连接辅助IGBT模块Tl，辅助电容G负极连接箝位二极管并入直流母线正极;辅助电容C 3与 辅助电容C4通过箝位二极管并联，辅助电容C3负极连接辅助IGBT模块Γ 2，辅助电容C4正极连 接箝位二极管并入直流母线负极;辅助电容C5与辅助电容β通过箝位二极管并联，辅助电容 β正极连接辅助IGBT模块7?，辅助电容β负极连接箝位二极管并入直流母线正极;辅助电容 G与辅助电容C8通过箝位二极管并联，辅助电容C8负极连接辅助IGBT模块Ti，辅助电容G正 极连接箝位二极管并入直流母线负极。箝位二极管，通过IGBT模块r auJ连接A相上桥臂中第 1个子模块电容与辅助电容G正极;通过IGBT模块"^"，连接六相上桥臂中第上个子 模块电容与第i+1个子模块电容正极，其中i的取值为1~，1;通过IGBT模块7； Uj、 7；1」连接A相上桥臂中第#个子模块电容Cau_ 〃与A相下桥臂第1个子模块电容Ca^1正极;通过 IGBT模块Tai_i、7；i_i+i连接A相下桥臂中第i个子模块电容Gi_i与A相下桥臂第i+Ι个子模块电 容Gij 1正极，其中i的取值为1~;通过IGBT模块7；ij连接A相下桥臂中第外子模块电 容Gi』与辅助电容C3正极。箝位二极管，通过IGBT模块TL uj连接B相上桥臂中第1个子模块电 容Cbuj与辅助电容C2、辅助电容β负极;通过IGBT模块Tt uj、Ttuj1连接B相上桥臂中第i个子 模块电容与第i+1个子模块电容负极，其中i的取值为1~，1;通过IGBT模块TL u 7k_i连接B相上桥臂中第Λ个子模块电容Cbu_^B相下桥臂第1个子模块电容Cbi_i负极;通过 IGBT模块7Li_i、7k_i+i连接B相下桥臂中第i个子模块电容0)1」与13相下桥臂第i+Ι个子模块电 容Cbij 1负极，其中i的取值为1~，1;通过IGBT模块Tti』连接B相下桥臂中第外子模块电 容与辅助电容C4、辅助电容G负极。辅助电容β正极经辅助IGBT模块7?」、箝位二极管连 接C相上桥臂第一个子模块电容G uj正极;辅助电容C8正极经辅助IGBT模块Tk^、箝位二极 管连接C相下桥臂第#个子模块电容正极。
[0019] 正常情况下，自均压辅助回路中6#个IGBT模块7；u_i、7；i_i、7tu_i、7k_i、7?_i、7k_i常 闭，其中i的取值为1~见A相上桥臂第一个子模块电容Guj旁路时，此时辅助IGBT模块Tl断 开，子模块电容Giu_l与辅助电容G通过箝位二极管并联;A相上桥臂第i个子模块电容旁 路时，其中i的取值为2~见子模块电容Gu」与子模块电容过箝位二极管并联;A相 下桥臂第一个子模块电容Gil_l旁路时，子模块电容Gil_l通过箝位二极管、两个桥臂电抗器 与子模块电容β〇ι_Λ并联;A相下桥臂第i个子模块电容Gi_i旁路时，其中i的取值为2~见子模 块电容Gu·与子模块电容Gu-i通过箝位二极管并联;辅助IGBT模块Γ 2闭合时，辅助电容C3 通过箝位二极管与子模块电容并联。
[0020] 正常情况下，自均压辅助回路中6#个IGBT模块rau_i、rai_i、r bu_i、7k_i、rcu_i、rci_i常 闭，其中i的取值为I~见辅助IGBT模块Tl闭合时，辅助电容C 2与子模块电容Guj通过箝位二 极管并联;B相上桥臂第i个子模块电容旁路时，其中i的取值为1~，子模块电容 与子模块电容Cbu_i+1通过箝位二极管并联;B相上桥臂第A f个子模块电容Cbu_A^路时，子模块 电容CbujiE过箝位二极管、两个桥臂电抗器Zo与子模块电容Q)i_i并联;B相下桥臂第i个子模 块电容Q)i_i旁路时，其中i的取值为1~Λ^1，子模块电容Q)i_i与子模块电容Q)i_i+i通过箝位二 极管并联;B相下桥臂Λ个子模块电容Cbi_A^路时，子模块电容Cbi+Λ与辅助电容Gt通过箝位二 极管并联。其中辅助IGBT模块Tl的触发信号与A相上桥臂第一个子模块触发信号一致;辅助 IGBT模块7?的触发信号与B相下桥臂第#个子模块的触发信号一致。
[0021] 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71、Γ2交替 闭合、关断，Α、Β相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下，满足下列约束：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 由此可知，在单箝位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：
[0030]
[0031] 由上述具体说明可知，该单箝位MMC拓扑具备子模块电容电压自均衡能力。
[0032] 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. 基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，其特征在于:包括由A、B、 C三相构成的单箝位MMC模型，A、B、C三相分别由2#个单箝位子模块，2个桥臂电抗器串联而 成;包括由6#个IGBT模块，6娘11个箝位二极管，8个辅助电容G、β、β、α、β、ft、G、C 8，4个辅 助IGBT模块71、Γ2、7?、构成的自均压辅助回路。2. 根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，其 特征在于:A相上下桥臂，单箝位子模块中，二极管连接子模块电容正极，IGBT模块连接子模 块电容负极;A相上桥臂的第1个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下与A相上桥 臂的第2个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与直流母线正极相连;A 相上桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~#_1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向下 与A相上桥臂的第i+Ι个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥 臂的第i-Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;A相上桥臂的第#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与A相下桥臂的第1个子模块IGBT模块中 点相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相上桥臂的第个子模块二极管与IGBT模块联结 点相连;A相下桥臂的第i个子模块，其中i的取值为2~Λ^1，其子模块二极管与IGBT模块联 结点向下与A相下桥臂的第i+Ι个子模块IGBT模块中点相连，其IGBT模块中点向上与A相下 桥臂的第i-Ι个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;A相下桥臂的第#个子模块，其子模块 二极管与IGBT模块联结点向下与直流母线负极相连，其子模块IGBT模块中点向上与A相下 桥臂的第化1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;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;B相上桥臂的第1个子模块，其子模 块二极管与IGBT模块联结点向上与直流母线正极相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相 上桥臂的第2个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相上桥臂的第i个子模块，其中i的 取值为2~，1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相上桥臂的第i-Ι个子模块IGBT 模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相上桥臂的第i+Ι个子模块二极管与IGBT模 块联结点相连;B相上桥臂的第#个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相上 桥臂的第#-1个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下经两个桥臂电抗器 Zo与B相下桥臂的第1个子模块二极管与IGBT模块联结点相连;B相下桥臂的第i个子模块， 其中i的取值为2~#_1，其子模块二极管与IGBT模块联结点向上与B相下桥臂的第i-Ι个子 模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与B相下桥臂的第i+Ι个子模块二极管 与IGBT模块联结点相连;B相下桥臂的第Λ个子模块，其子模块二极管与IGBT模块联结点向 上与B相下桥臂第化1个子模块IGBT模块中点相连，其子模块IGBT模块中点向下与直流母线 负极相连;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;在A、B、C相上 下桥臂第i'个子模块上下输出线之间分别并联有机械开关、ll_i、、& U_i、&l_i， 其中i的取值为1~和上述连接关系构成的A、B、C三相地位一致。3. 根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，其 特征在于：自均压辅助回路中，辅助电容G与辅助电容β通过箝位二极管并联，辅助电容β 正极连接辅助IGBT模块71，辅助电容G负极连接箝位二极管并入直流母线正极;辅助电容β 与辅助电容C4通过箝位二极管并联，辅助电容β负极连接辅助IGBT模块Γ2，辅助电容C4正极 连接箝位二极管并入直流母线负极;辅助电容β与辅助电容β通过箝位二极管并联，辅助电 容β正极连接辅助IGBT模块7?，辅助电容β负极连接箝位二极管并入直流母线正极;辅助电 容C7与辅助电容C8通过箝位二极管并联，辅助电容C8负极连接辅助IGBT模块7i，辅助电容C7 正极连接箝位二极管并入直流母线负极;箝位二极管，通过IGBT模块rauJ连接A相上桥臂中 第1个子模块电容与辅助电容G正极;通过IGBT模块r au_,、rau_i+1连接A相上桥臂中第i个 子模块电容C au」与第i+1个子模块电容Cau」+1正极，其中i的取值为1~，1;通过IGBT模块 Τ；ιι_Λ?、7；1_1连接A相上桥臂中第#个子模块电容相下桥臂第1个子模块电容Gl_l正极； 通过IGBT模块Tai_i、r ai_i+i连接A相下桥臂中第i个子模块电容与A相下桥臂第i+Ι个子模 块电容Cai_ i+1正极，其中i的取值为1~，1;通过IGBT模块7；ι』连接A相下桥臂中第外子模 块电容Gi j与辅助电容β正极;箝位二极管，通过IGBT模块7LuJ连接B相上桥臂中第1个子模 块电容CbuJ与辅助电容β负极;通过IGBT模块7t u」、7tu连接B相上桥臂中第i个子模块电 容'，与第i+Ι个子模块电容'_,+1负极，其中i的取值为1~;通过IGBT模块7t uj、Tkj连 接B相上桥臂中第Λ个子模块电容Cbu j与B相下桥臂第1个子模块电容Cbij负极;通过IGBT模 块7Li_i、7Li_i+i连接B相下桥臂中第i个子模块电容Cbi_i与B相下桥臂第i+Ι个子模块电容 Cbi_i+1负极，其中i的取值为1~;通过IGBT模块Tti+Λ连接B相下桥臂中第Λ个子模块电容 Cb 1_Λ与辅助电容C4负极;C相子模块的连接关系与Α相一致时，C相上下桥臂中子模块间箝位 二极管的连接方式与A相一致，同时辅助电容β正极经IGBT模块7?」、箝位二极管连接C相上 桥臂第一个子模块电容C cuJ正极，辅助电容β负极经IGBT模块Tku、箝位二极管连接B相上 桥臂第一个子模块电容Cbu_i负极，辅助电容C8正极经IGBT模块fci+Ai、箝位二极管连接C相下 桥臂第#个子模块电容正极，辅助电容G负极经IGBT模块Tkj、箝位二极管连接B相下桥 臂第Λ个子模块电容Cbij负极;C相子模块的连接关系与B相一致时，C相上下桥臂中子模块 间箝位二极管的连接方式与B相一致，同时辅助电容G负极经IGBT模块7?」、箝位二极管连 接C相上桥臂第一个子模块电容负极，辅助电容α正极经IGBT模块7； uJ、箝位二极管连 接A相上桥臂第一个子模块电容正极，辅助电容G负极经IGBT模块Tkj、箝位二极管连 接C相下桥臂第#个子模块电容Gaj负极，辅助电容C 8正极经IGBT模块ralj、箝位二极管连接 A相下桥臂第Λ个子模块电容Gi_mH极；上述A、B、C三相中6Λ个IGBT模块7；u、、 7k_i、7?_i、7；i_i，其中i的取值为1~见6娘11个箝位二极管，8个辅助电容G、β、β、m G、C 8及4个辅助IGBT模块71、Γ2、Γ3、，共同构成自均压辅助回路。4.根据权利要求1所述的基于不等式约束的辅助电容分布式单箝位MMC自均压拓扑，其 特征在于:正常情况时，自均压辅助回路中6Λ个IGBT模块fau_i、7；i_i、7Lu_i、7k_i、7?_i、7；i_i常 闭，故障情况时，6#个IGBT模块f au_i、7；i_i、7Lu_i、7k_i、fcu_i、7；i_i断开，其中i的取值为1~#; 正常情况下，A相上桥臂第一个子模块电容G uJ旁路时，此时辅助IGBT模块71断开，子模块电 容与辅助电容G通过箝位二极管并联;A相上桥臂第i个子模块电容C au_，旁路时，其中i 的取值为2~见子模块电容Cau_i与子模块电容Gu_i-i通过箝位二极管并联;A相下桥臂第一 个子模块电容Gil_l旁路时，子模块电容Gil_l通过箝位二极管、两个桥臂电抗器与子模块电 容Gmj并联;A相下桥臂第i个子模块电容Gi_i旁路时，其中i的取值为2~见子模块电容Gi_i 与子模块电容&1_^通过箝位二极管并联;辅助IGBT模块Γ2闭合时，辅助电容β通过箝位二 极管与子模块电容βα_Λ并联;辅助IGBT模块7\闭合时，辅助电容β与子模块电容Cbu_i通过箝 位二极管并联;B相上桥臂第i个子模块电容Cb u_i旁路时，其中i的取值为1~jV-Ι，子模块电 容Cbu」与子模块电容'」+1通过箝位二极管并联;B相上桥臂第外子模块电容'路时， 子模块电容过箝位二极管、两个桥臂电抗器Ιο与子模块电容Q)i_i并联;B相下桥臂第i 个子模块电容Cbi_i旁路时，其中i的取值为1~Λ^1，子模块电容Q)i_i与子模块电容Cbi_i+i通过 箝位二极管并联;B相下桥臂#个子模块电容0)1_#路时，子模块电容Cbl+Λ与辅助电容Gt通过 箝位二极管并联;其中辅助IGBT模块7\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Γ 2的触发信号与B相下桥臂第Λ个子模块的触发信号一致;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Τ\、Γ 2交替闭合、关断，Α相上下 桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下，满足下列约束，&^_1多tt：au_2…多i/Cau_A^ &kl_l彡…彡i/Cal_A^ ?/cB; B相上下桥臂子模块电容电压在箝位二极管的作用下，满足下 列约束，i/cbu_l< i/cbu_2…< i/cbu_A^i i/cbl_l< ?/〇)1_2…< ?/〇)1_Λ^Ξ "C4 ;依靠着辅助电容 Cl、β电 压之间，辅助电容β、Gt电压之间的两个不等式约束，?/α < ife，&Β多tt：4，A、Β相上下桥臂的47V 个子模块电容，Gy工U、Cby、，其中i取值为1~见以及辅助电容G、β、β、C4，的电压 处在自平衡状态，拓扑的A、B相间具备子模块电容电压自均衡能力；若拓扑中C相的构成形 式与A相一致，则通过辅助电容β、ft、G、C 8的作用，C、B相间电容电压的约束条件与A、B之间 电容电压约束条件类似;若拓扑中C相的构成形式与B相一致，则通过辅助电容β、α、G、C 8 的作用，A、C相间电容电压的约束条件与A、B之间电容电压约束条件类似。
【文档编号】H02M7/49GK205657606SQ201620068897
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年1月25日 公开号201620068897.6, CN 201620068897, CN 205657606 U, CN 205657606U, CN-U-205657606, CN201620068897, CN201620068897.6, CN205657606 U, CN205657606U
【发明人】赵成勇, 许建中, 刘航
【申请人】华北电力大学