一种无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的制作方法

本实用新型涉及一种无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，属于电气自动化设备技术领域。

背景技术：

模块化多电平换流器(MMC换流器)在实现多电平逆变输出时，可输出单个直流电源，因而可应用于柔输直流输电换流装置、输电线路直流融冰装置等领域。常规的模块化多电平换流器具有三相共六个桥臂，每个桥臂都有一个连接电抗器，这六台电抗器带来较大的占地面积、成本及损耗。由于模块化多电平换流器接入交流电网时常需要一台连接变压器实现交流/直流电压幅值匹配，因此可以考虑利用连接变压器的漏抗充当桥臂电抗器，从而降低模块化多电平换流器的占地面积、成本和损耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，以克服现有技术之不足，利用连接变压器的绕组漏抗充当模块化多电平换流器的桥臂电抗器，从而减小模块化多电平换流器的占地面积，同时降低模块化多电平换流器的成本和损耗。

本实用新型提出的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，包括一台三相三绕组变压器、第一组换流桥臂、第二组换流桥臂。第一组换流桥臂和第二组换流桥臂分别由三台换流桥臂组成，第一组三台换流桥臂的三个正极端连接到一起作为无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的直流正极端DC+，第一组三台换流桥臂的三个负极端分别连接到三相三绕组变压器的第一个三相副边绕组的同名端A1/B1/C1，第二组三台换流桥臂的三个负极端连接到一起作为无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的直流负极端DC-，第二组三台换流桥臂的三个正极端分别连接到三相三绕组变压器的第二个三相副边绕组的同名端A2/B2/C2，三相三绕组变压器的两个三相副边绕组的六个非同名端连接到一起构成两个三相副边绕组的星接点N；三相三绕组变压器的原边三相绕组连接成三角形接线形成三相交流接线端A/B/C接入电网。

上述的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，其中所述的换流流臂，包括多个换流模块，多个换流模块采用串联连接形成一个正极端和一个负极端。

本实用新型提出的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，其优点是：本实用新型利用三绕组连接变压器的绕组漏抗充当模块化多电平换流器的桥臂电抗器，从而减小模块化多电平换流器的占地面积，同时降低了模块化多电平换流器的成本和损耗。

附图说明

图1为本实用新型的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的电路原理图。

图2为图1所示的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器中的换流桥臂的电路原理图。

图3为图2所示的换流桥臂中的H桥功率模块电路原理图。

图4为图2所示的换流桥臂中的半桥功率模块电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提出的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，如图1所示，包括一台三相三绕组变压器、第一组换流桥臂、第二组换流桥臂。第一组换流桥臂和第二组换流桥臂分别由三台换流桥臂组成，第一组三台换流桥臂的三个正极端连接到一起作为无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的直流正极端DC+，第一组三台换流桥臂的三个负极端分别连接到三相三绕组变压器的第一个三相副边绕组的同名端A1/B1/C1，第二组三台换流桥臂的三个负极端连接到一起作为无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的直流负极端DC-，第二组三台换流桥臂的三个正极端分别连接到三相三绕组变压器的第二个三相副边绕组的同名端A2/B2/C2，三相三绕组变压器的两个三相副边绕组的六个非同名端连接到一起构成两个三相副边绕组的星接点N；三相三绕组变压器的原边三相绕组连接成三角形接线形成三相交流接线端A/B/C接入电网。

上述的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，其中所述的换流流臂，如图2所示，包括多个换流模块，多个换流模块采用串联连接形成一个正极端和一个负极端。

本实用新型提出的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器中，换流模块可采用如图3所示的H桥功率模块，也可以采用如图4所示的半桥功率模块。任一个换流桥臂中的换流模块也可以一部分采用如图3所示的H桥功率模块，一部分采用如图4所示的半桥功率模块。

本实用新型提出的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器，其工作原理是：换流桥臂可以输出可控的交流电压源和直流电压源，六个换流桥臂形成总的直流电压源DC+/DC-，同时三相换流桥臂均分总的直流负载电流；每相上下两个桥臂产生的交流电压源和三绕组变压器副边绕组的交流电压源的差值经过三相副边绕组的漏抗产生交流电流，从而将总的直流电压源产生的有功功率转换成和电网交换的交流有功功率。虽然三相桥臂的直流电流都流过了三绕组变压器的两组副边绕组，但由于三相直流电流在各自相的两个副边绕组中产生的磁通相互抵消，因而不会导致变压器铁芯产生直流磁场偏置。虽然直流电流流过三绕组变压器的副边绕组使得副边绕组总的电流有效值增大，但导致的变压器成本增加不多。

本实用新型的无桥臂电抗器的模块化多电平换流器的关键是将连接变压器的副边绕组分成了两组星接绕组分别连接到上下换流桥臂，并利用变压器漏抗充当了换流桥臂电抗器，而这个变化不影响模块化多电平换流器的基本特性。三相三绕组变压器的原边也可以采用星形接线方式，换流模块也可以采用其他变形的换流模块拓扑。任何基于本实用新型电路所作的等效变换电路，均属于本实用新型的保护范围。