一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑的制作方法
【专利摘要】一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，包括第一电容组C1，第二电容组C2，4个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，和故障隔离组合电路(7)。第一全控型半导体器件(T1)、第二全控型半导体器件(T2)与第一电容组(C1)；第三全控型半导体器件(T3)、第四全控型半导体器件(T4)与第二电容组(C2)分别连接成半桥子单元形式。故障隔离组合电路(7)的六个引出的端子(11、12、13、14、15、16)分别与第一电容组(C1)的正极(1)、负极(2)，第二电容组(C2)的正极(3)、负极(4)，T1与T2的连接点(5)，T3与T4的连接点(6)连接。
【专利说明】一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元。
【背景技术】
[0002]由于基于电压源变换的直流输电独特的优势，其在清洁新能源并网、城市输配电增容改造、海上孤立负荷送电等领域具有广阔的应用前景。基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)由于采用半桥子模块级联的形式,具有对器件一致触发动态均压要求低、扩展性好、输出电压波形品质高、开关频率低、运行损耗低等诸多优点，已成为当前换流器选择的主流趋势。然而这种结构存在无法有效处理直流故障的固有缺陷。当直流侧发生故障时，全控型开关器件所反并联的续流二极管容易构成故障点与交流系统直接连通的能量馈送回路，无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除。目前已投运的VSC-HVDC工程大多采用电缆敷设线路，以减少直流故障发生概率，但造价昂贵、经济效益差。
[0003]利用换流器自身控制实现直流侧故障的自清除，无需机械设备动作，故系统恢复很快，该技术已广泛应用在传统直流输电技术中，即通过强制移相快速消除弧道电流。寻找具有直流故障穿越能力的新型换流器，而且，这是目前学术界和工业界的研究热点。2010年ALSTOM公司在国际大电网会议上提出了多种结合传统两电平换流器和MMC结构特点的混合式换流器，其中桥臂交替导通多电平换流器和混合级联多电平换流器均具有直流故障穿越能力。但是控制较为复杂，子单元电容电压均衡较为困难。采用全桥子模块(full bridgesub-module, FBSM)虽然也具有直流闭锁能力，但是正常运行时损耗较大，且换流站成本显著增加。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术不足，提出一种新的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑。本发明可使整个换流站在具备直流侧故障处理能力的同时，正常运行时尽可能降低损耗，并且可以降低换流站建造成本。
[0005]本发明直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元可以由第一电容组，第二电容组，四个全控型半导体器件，以及故障隔离组合电路组成，其连接方式如下:
[0006]第一电容组的正极与第一全控型半导体器件的集电极连接；第一全控型半导体器件的发射极与第二全控型半导体器件的集电极连接，作为第一全控型器件连接点；第二全控型半导体器件的发射极与第一电容组的负极连接；第二电容组的正极与第三全控型半导体器件的集电极连接；第三全控型半导体器件的发射极与第四全控型半导体器件的集电极连接，作为第二全控型器件连接点；第四全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接。
[0007]故障隔离组合电路的第一引出端子与第一电容组的正极连接，故障隔离组合电路的第二引出端子与第一电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第三引出端子与第二电容组的正极连接，故障隔离组合电路的第四引出端子与第二电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第一全控型器件连接点连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第二全控型器件连接点连接。故障隔离组合电路的第七端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路的第八端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0008]所述的子单元正常工作时，当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为0，第一电容组和第二电容组不接入电路。
[0009]当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第二电容组两端电压；第一电容组不接入电路。
[0010]当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组两端电压；第二电容组不接入电路。
[0011]当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组和第二电容组两端电压之和。
[0012]所述的子单元闭锁时，根据故障隔离组合电路结构的不同，工作原理也不同。
[0013]所述的故障隔离组合电路可以由第一二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成，也可以由第二二极管模块和第五全控型半导体器件组合组成，也可以由第一二极管模块和第五全控型半导体器件组合组成，也可以由第二二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成，也可以由第一二极管模块、第二二极管模块、第五全控型半导体器件和第六全控型半导体器件组合组成。
[0014]当所述的故障隔离组合电路由第一二极管模块、第二二极管模块、第五全控型半导体器件、第六全控型半导体器件组成时，第一二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与第五全控型半导体器件的集电极连接，第五全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第二端子连接，第六全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接，第六全控型半导体器件的发射极与第二二极管模块的阴极连接，第二二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。第六全控型半导体器件的发射极与第五全控型半导体器件的集电极连接。故障隔离组合电路的第五端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第六端子与第八端子连接。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。
[0015]当所述的故障隔离组合电路由第一二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成时，第六全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第五端子连接，第六全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接。第一二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。在这种连接方式下，故障隔离组合电路的第一端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第六端子与第八端子连接。故障隔离组合电路的第二端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组旁路，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。
[0016]当所述的故障隔离组合电路由第五全控型半导体器件、第二二极管模块组成。第五全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第二端子连接，第五全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接。第二二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。故障隔离组合电路的第五端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第四端子与第八端子连接。故障隔离组合电路的第三端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第二电容组旁路，第一电容组正向接入电路，第一电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。
[0017]这种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑也可以仅由第一电容组、第一全控型半导体器件、第二全控型半导体器件与故障隔离电路组成；第一电容组的正极与第一全控型半导体器件的集电极连接；第一全控型半导体器件(Tl)的发射极与第二全控型半导体器件的集电极连接，作为第一全控型器件连接点；第二全控型半导体器件的发射极与第一电容组的负极连接。
[0018]所述故障隔离组合电路的第一引出端子与第一电容组的正极连接，故障隔离组合电路的第二引出端子与第一电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第一全控型器件连接点连接，故障隔离组合电路的第七端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路的第八端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0019]所述故障隔离组合电路由第一二极管与第五全控型半导体器件组成；第一二极管的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管的阳极与第五全控型半导体器件的集电极连接，第五全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第二端子连接。
[0020]所述故障隔离组合电路的第五端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第八端子与第五全控型半导体器件的集电极连接；故障隔离组合电路的第三端子、第四端子、第六端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组正向接入电路，第一电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第一电容组正向接入电路，第一电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。
[0021]这种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑也可以仅由第二电容组、第三全控型半导体器件、第四全控型半导体器件和故障隔离电路组成；第二电容组的正极与第三全控型半导体器件的集电极连接；第三全控型半导体器件的发射极与第四全控型半导体器件的集电极连接，作为第二全控型器件连接点；第四全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接。
[0022]故障隔离组合电路的第三引出端子与第二电容组的正极连接，故障隔离组合电路的第四引出端子与第二电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第二全控型器件连接点连接；故障隔离组合电路的第七端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路的第八端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0023]故障隔离电路由第六全控型半导体器件、第二二极管模块组成；第六全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接，第六全控型半导体器件的发射极与第二二极管的阴极连接，第二二极管的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。
[0024]所述故障隔离组合电路的第六端子与故障隔离组合电路的第八端子连接，故障隔离组合电路的第七端子与第六全控型半导体器件的发射极连接；故障隔离组合电路的第一端子、第二端子、第五端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。
[0025]所述的故障隔离组合电路中的第一二极管模块和第二二极管模块由a个二极管与b个电阻，以及c个电容，以及d个电感一起串联组成，a为大于等于I的整数，b、C、d均为大于等于O的整数。
[0026]正常运行状态下，由于二极管的反向阻断特性，电流不会流过二极管。当故障发生时，如果电流从第一二极管模块或者第二二极管模块中的二极管的阳极向阴极流过，则第一二极管模块或者第二二极管模块中的电感、电阻和电容都会串入电路。电阻可用于耗散故障能量，电感可用于抑制故障电流上升速率，电容被故障电流充电，会增加串入电路的等效电容电压，从而有助于阻断故障电流。
[0027]柔性直流输电换流站桥臂由m个所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元和η个半桥型子单元级联组成，m为大于等于I的整数，η为大于等于O的整数。
[0028]所述六个全控型半导体器件由至少一个的IGBT串联组成，也可以由至少一个其他类型的带反并联二极管的全控型器件串联组成，例如GTO，IGCT等。
[0029]所述的第一电容组，第二电容组可由一个或多个电容器串联或并联组成。所述的电容组可附加泄放电阻，预充电电路等附加电路单元。
[0030]本发明的优点:
[0031]a.与半桥MMC子单元相比，具备直流侧故障处理能力；
[0032]b.与全桥MMC子单元相比，成本显著降低；
[0033]c.与全桥MMC子单元相比，损耗显著减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1本发明的电路结构示意图；
[0035]图2本发明实施例1的电路原理图；[0036]图3本发明实施例2的电路原理图；
[0037]图4本发明实施例3的电路原理图；
[0038]图5本发明实施例4的电路原理图；
[0039]图6本发明实施例5的电路原理图；
[0040]图7本发明与半桥型子单元共同组成换流器桥臂的实施例示意图；
[0041 ]图8本发明实施例7的电路原理图；
[0042]图9本发明实施例8的电路原理图；
[0043]图10本发明实施例9的电路原理图；
[0044]图11本发明实施例10的电路原理图。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0046]如图1所示，本发明直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组Cl，第二电容组C2，四个全控型半导体器件Tl、T2、T3、T4，以及故障隔离组合电路7组成；第一电容组Cl的正极I与第一全控型半导体器件Tl的集电极连接；第一全控型半导体器件Tl的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为第一全控型器件连接点5 ；第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组Cl的负极2连接；第二电容组C2的正极3与第三全控型半导体器件T3的集电极连接；第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为第二全控型器件连接点6 ;第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极4连接。
[0047]故障隔离组合电路7的第一引出端子11与第一电容组Cl的正极I连接，故障隔离组合电路7的第二引出端子12与第一电容组Cl的负极2连接，故障隔离组合电路7的第三引出端子13与第二电容组C2的正极3连接，故障隔离组合电路7的第四引出端子14与第二电容组C2的负极4连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子15与第一全控型器件连接点5连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子16与第二全控型器件连接点6连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0048]实施例1
[0049]图2所示为本发明的具体实施例1。如图2所示，本发明实施例1的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元包括:第一电容组Cl，第二电容组C2，四个全控型半导体器件1132、1334，以及故障隔离组合电路7。连接方式如下:
[0050]第一电容组Cl的正极I与第一全控型半导体器件Tl的集电极连接；第一全控型半导体器件Tl的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为第一全控型器件连接点5 ;第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组Cl的负极2连接；第二电容组C2的正极3与第三全控型半导体器件T3的集电极连接；第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为第二全控型器件连接点6 ;第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极4连接。
[0051]故障隔离组合电路7的第一引出端子11与第一电容组Cl的正极I连接，故障隔离组合电路7的第二引出端子12与第一电容组Cl的负极2连接，故障隔离组合电路7的第三引出端子13与第二电容组C2的正极3连接，故障隔离组合电路7的第四引出端子14与第二电容组C2的负极4连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子15与第一全控型器件连接点5连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子16与第二全控型器件连接点6连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0052]所述的故障隔离组合电路7由第五全控型半导体器件T5、第六全控型半导体器件T6、第一二极管模块D1、第二二极管模块D2组成。第一二极管模块Dl的阴极与故障隔离组合电路7的第一端子11连接，第一二极管模块Dl的阳极与第五全控型半导体器件T5的集电极19连接，第五全控型半导体器件T5的发射极与故障隔离组合电路7的第二端子12连接，第六全控型半导体器件T6的集电极与故障隔离组合电路7的第三端子13连接，第六全控型半导体器件T6的发射极20与第二二极管模块D2的阴极连接，第二二极管模块D2的阳极与故障隔离组合电路7的第四端子14连接。第六全控型半导体器件T6的发射极20与第五全控型半导体器件T5的集电极19连接。故障隔离组合电路7的第五端子15与故障隔离组合电路7的第七端子17连接，故障隔离组合电路7的第六端子16与第八端子18连接。
[0053]实施例2
[0054]图3所示为本发明的具体实施例2。如图3所示，本发明实施例2的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元包括:第一电容组Cl，第二电容组C2，四个全控型半导体器件1132、1334，以及故障隔离组合电路7。连接方式如下:
[0055]第一电容组Cl的正极I与第一全控型半导体器件Tl的集电极连接；第一全控型半导体器件Tl的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为第一全控型器件连接点5 ;第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组Cl的负极2连接；第二电容组C2的正极3与第三全控型半导体器件T3的集电极连接；第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为第二全控型器件连接点6 ;第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极4连接。
[0056]故障隔离组合电路7的第一引出端子11与第一电容组Cl的正极I连接，故障隔离组合电路7的第二引出端子12与第一电容组Cl的负极2连接，故障隔离组合电路7的第三引出端子13与第二电容组C2的正极3连接，故障隔离组合电路7的第四引出端子14与第二电容组C2的负极4连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子15与第一全控型器件连接点5连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子16与第二全控型器件连接点6连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0057]所述的故障隔离组合电路7由第六全控型半导体器件T6、第一二极管模块Dl组成。第六全控型半导体器件T6的发射极与故障隔离组合电路7的第五端子15连接，第六全控型半导体器件T6的集电极与故障隔离组合电路7的第三端子13连接。第一二极管模块Dl的阴极与故障隔离组合电路7的第一端子11连接，第一二极管模块Dl的阳极与故障隔离组合电路7的第四端子14连接。故障隔离组合电路7的第一端子11与故障隔离组合电路7的第七端子17连接，故障隔离组合电路7的第六端子16与第八端子18连接。故障隔离组合电路7的第二端子12空置。
[0058]实施例3
[0059]图4所示为本发明的具体实施例3。如图4所示，本发明实施例3的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元包括:第一电容组Cl，第二电容组C2，四个全控型半导体器件1132、1334，以及故障隔离组合电路7。连接方式如下:
[0060]第一电容组Cl的正极I与第一全控型半导体器件Tl的集电极连接；第一全控型半导体器件Tl的发射极与第二全控型半导体器件T2的集电极连接，作为第一全控型器件连接点5 ;第二全控型半导体器件T2的发射极与第一电容组Cl的负极2连接；第二电容组C2的正极3与第三全控型半导体器件T3的集电极连接；第三全控型半导体器件T3的发射极与第四全控型半导体器件T4的集电极连接，作为第二全控型器件连接点6 ;第四全控型半导体器件T4的发射极与第二电容组C2的负极4连接。
[0061]故障隔离组合电路7的第一引出端子11与第一电容组Cl的正极I连接，故障隔离组合电路7的第二引出端子12与第一电容组Cl的负极2连接，故障隔离组合电路7的第三引出端子13与第二电容组C2的正极3连接，故障隔离组合电路7的第四引出端子14与第二电容组C2的负极4连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子15与第一全控型器件连接点5连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子16与第二全控型器件连接点6连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0062]所述的故障隔离组合电路7由第五全控型半导体器件T5、第二二极管模块D2组成。第五全控型半导体器件T5的发射极与故障隔离组合电路7的第二端子12连接，第五全控型半导体器件T6的集电极与故障隔离组合电路7的第三端子13连接。第二二极管模块D2的阴极与故障隔离组合电路7的第一端子11连接，第二二极管模块D2的阳极与故障隔离组合电路7的第四端子14连接。故障隔离组合电路7的第五端子15与故障隔离组合电路7的第七端子17连接，故障隔离组合电路7的第四端子14与第八端子18连接。故障隔离组合电路7的第三端子13空置。
[0063]实施例4
[0064]图5所示为本发明的具体实施例4。如图5所示，本发明实施例4的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元包括:第一电容组Cl，两个全控型半导体器件T1、T2，以及故障隔离组合电路7。连接方式如下:
[0065]第一电容组Cl的正极I与第一全控型半导体器件Tl的集电极连接；第一全控型半导体器件Tl的发射极与第二全控型半导体器件Τ2的集电极连接，作为第一全控型器件连接点5 ;第二全控型半导体器件Τ2的发射极与第一电容组Cl的负极2连接。
[0066]故障隔离组合电路7的第一引出端子11与第一电容组Cl的正极I连接，故障隔离组合电路7的第二引出端子12与第一电容组Cl的负极2连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子15与第一全控型器件连接点5连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0067]所述的故障隔离组合电路7由第五全控型半导体器件T5、第一二极管模块Dl组成。故障隔离组合电路7的第五端子15与故障隔离组合电路7的第七端子17连接，故障隔离组合电路7的第八端子18与第五全控型半导体器件T5的集电极19连接。故障隔离组合电路7的第三端子13、第四端子14、第六端子16空置。
[0068]实施例5
[0069]图6所示为本发明的具体实施例5。如图6所示，本发明实施例5的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元包括:第二电容组C2，两个全控型半导体器件T3、T4，以及故障隔离组合电路7。连接方式如下:
[0070]第二电容组C2的正极3与第三全控型半导体器件Τ3的集电极连接；第三全控型半导体器件Τ3的发射极与第四全控型半导体器件Τ4的集电极连接，作为第二全控型器件连接点6 ;第四全控型半导体器件Τ4的发射极与第二电容组C2的负极4连接。
[0071]故障隔离组合电路7的第三引出端子13与第二电容组C2的正极3连接，故障隔离组合电路7的第四引出端子14与第二电容组C2的负极4连接，故障隔离组合电路7的第五引出端子16与第二全控型器件连接点6连接。故障隔离组合电路7的第七端子17作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路7的第八端子18作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
[0072]所述的故障隔离组合电路7由第六全控型半导体器件Τ6、第二二极管模块D2组成。故障隔离组合电路7的第六端子16与故障隔离组合电路7的第八端子18连接，故障隔离组合电路7的第七端子17与第六全控型半导体器件Τ6的发射极20连接。故障隔离组合电路7的第一端子11、第二端子12、第五端子15空置。
[0073]实施例6
[0074]图7为本发明的具体实施例6。如图7所示，实施例6的换流器桥臂由m个所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元ISM1，ISM2...1SMm与η个半桥型子单元SM1，SM2-SMn级联组成。第一直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元ISMl的第一引出端子作为桥臂的第一引出端子，第一直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元ISMl的第二引出端子与第二直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元ISM2的第一引出端子连接，以此类推，第m直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元ISMm的第二引出端子与第一半桥型子单元SMl的第一引出端子连接，第一半桥型子单元SMl的第二引出端子与第二半桥型子单元SM2的第一引出端子连接，其余半桥型子单元连接方式以此类推，第η半桥型子单元SMn的第二引出端子与电感L的一端连接，电感L的另一端作为桥臂的第二引出端子。其中m为大于等于I的整数，η为大于等于O的整数。
[0075]实施例7
[0076]图8为本发明的实施例7，图8中的第二二极管模块由一个二极管31与一个电容32串联组成。
[0077]实施例8
[0078]图9为本发明的实施例8，图9中的第二二极管模块由一个二极管31与一个电容32和一个电阻33串联组成。
[0079]实施例9[0080]图10为本发明的实施例9，图10中的第二二极管模块由一个二极管31与一个电阻33串联组成。
[0081]实施例10
[0082]图11为本发明的实施例10，图10中的第二二极管模块由一个二极管31与一个电容32与一个电阻33与一个电感串联组成。
【权利要求】
1.一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组(Cl)、第二电容组(C2)、四个全控型半导体器件(Tl、T2、T3、T4)，以及故障隔离组合电路(7)组成；第一电容组(Cl)的正极(I)与第一全控型半导体器件(Tl)的集电极连接；第一全控型半导体器件(Tl)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接,作为第一全控型器件连接点(5);第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第一电容组(Cl)的负极(2)连接；第二电容组(C2)的正极(3)与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为第二全控型器件连接点(6);第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(4)连接； 所述故障隔离组合电路(7)的第一引出端子(11)与第一电容组(Cl)的正极⑴连接，故障隔离组合电路⑵的第二引出端子(12)与第一电容组(Cl)的负极⑵连接，故障隔离组合电路⑵的第三引出端子(13)与第二电容组(C2)的正极(3)连接，故障隔离组合电路⑵的第四引出端子(14)与第二电容组(C2)的负极(4)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(15)与第一全控型器件连接点(5)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(16)与第二全控型器件连接点(6)连接；故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。
2.按照权利要求1所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(7)由第五全控型半导体器件(T5)、第六全控型半导体器件(T6)、第一二极管模块(Dl)，以及第二二极管模块(D2)组成；第一二极管模块(Dl)的阴极与故障隔离组合电路( )的第一端子(11)连接，第一二极管模块(Dl)的阳极与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接，第五全控型半导体器件(T5)的发射极与故障隔离组合电路(7)的第二端子(12)连接，第六全控型半导体器件(T6)的集电极与故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)连接，第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)与第二二极管模块(D2)的阴极连接，第二二极管模块(D2)的阳极与故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)连接；第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接；故障隔离组合电路(7)的第五端子(15)与故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)连接，故障隔离组合电路(7)的第六端子(16)与第八端子(18)连接。
3.按照权利要求1所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(7)由第六全控型半导体器件(T6)和第一二极管模块(Dl)组成；第六全控型半导体器件(T6)的发射极与故障隔离组合电路(7)的第五端子(15)连接，第六全控型半导体器件(T6)的集电极与故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)连接；第一二极管模块(Dl)的阴极与故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)连接，第一二极管模块(Dl)的阳极与故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)连接；故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)与故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)连接，故障隔离组合电路(7)的第六端子(16)与第八端子(18)连接；故障隔离组合电路(7)的第二端子(12)空置。
4.按照权利要求1所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(7)由第五全控型半导体器件(T5)、第二二极管模块(D2)组成；第五全控型半导体器件(T5)的发射极与故障隔离组合电路(7)的第二端子(12)连接，第五全控型半导体器件(T6)的集电极与故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)连接；第二二极管模块(D2)的阴极与故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)连接，第二二极管模块(D2)的阳极与故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)连接；故障隔离组合电路(7)的第五端子(15)与故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)连接，故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)与第八端子(18)连接；故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)空置。
5.一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组(Cl)、第一全控型半导体器件(Tl)、第二全控型半导体器件(T2)与故障隔离电路(7)组成；第一电容组(Cl)的正极(I)与第一全控型半导体器件(Tl)的集电极连接；第一全控型半导体器件(Tl)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为第一全控型器件连接点(5);第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第一电容组(Cl)的负极(2)连接； 所述故障隔离组合电路(7)的第一引出端子(11)与第一电容组(Cl)的正极⑴连接，故障隔离组合电路⑵的第二引出端子(12)与第一电容组(Cl)的负极⑵连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(15)与第一全控型器件连接点(5)连接，故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子； 所述故障隔离组合电路(7)由第一二极管模块(Dl)与第五全控型半导体器件(T5)组成；第一二极管模块(Dl)的阴极与故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)连接，第一二极管模块(Dl)的阳极与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接，第五全控型半导体器件(T5)的发射极与故障 隔离组合电路(7)的第二端子(12)连接； 所述故障隔离组合电路(7)的第五端子(15)与故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)连接，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接；故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)、第四端子(14)、第六端子(16)空置。
6.一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第二电容组(C2)、第三全控型半导体器件(T3)、第四全控型半导体器件(T4)和故障隔离电路(7)组成；第二电容组(C2)的正极(3)与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为第二全控型器件连接点(6);第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(4)连接； 故障隔离组合电路⑵的第三引出端子(13)与第二电容组(C2)的正极(3)连接，故障隔离组合电路⑵的第四引出端子(14)与第二电容组(C2)的负极(4)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(16)与第二全控型器件连接点(6)连接；故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子； 故障隔离电路(7)由第六全控型半导体器件(T6)、第二二极管模块(D2)组成；第六全控型半导体器件(T6)的集电极与故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)连接，第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)与第二二极管模块(D2)的阴极连接，第二二极管模块(D2)的阳极与故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)连接； 所述故障隔离组合电路(7)的第六端子(16)与故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)连接，故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)与第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)连接；故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)、第二端子(12)、第五端子(15)空置。
7.按照权利要求2所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(7)中的第一二极管模块(Dl)和第二二极管模块(D2)由a个二极管与b个电阻，以及c个电容，以及d个电感一起串联组成，a为大于等于I的整数，b、c、d均为大于等于O的整数。
8.按照权利要求3或5所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(7)中的第一二极管模块(Dl)由a个二极管与b个电阻，以及c个电容，以及d个电感一起串联组成，a为大于等于I的整数，b、C、d均为大于等于O的整数。
9.按照权利要求4或6所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:所述的故障隔离组合电路(X)中的第二二极管模块(D2)由a个二极管与b个电阻，以及c个电容，以及d个电感一起串联组成，a为大于等于I的整数，b、C、d均为大于等于O的整数。
10.按照权利要 求1或5或6所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于:柔性直流输电换流站桥臂由m个所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元和η个半桥型子单元级联组成，m为大于等于I的整数，η为大于等于O的整数。
【文档编号】H02M3/137GK104037733SQ201410243027
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】朱晋, 韦统振, 霍群海, 韩立博, 张桐硕, 吴理心 申请人:中国科学院电工研究所