T2均不能同时导通； T3和T4之间最多只能有一个IGBT导通。
[0033] 混合双子模块在正常工作模式下，有4种工作状态，正常运行模式下的4种运行状 态如图3-1至3-4所示，（1)为当T1、T3导通时的电流流向，（2)为当T1、T4导通时的电流 流向，（3)为当T2、T3导通时的电流流向，（4)为当T2、T4导通时的电流流向。如表1所示， 当Tl、T3导通时，端口输出电压为两个电容电压和；当Tl、T4导通时，端口输出电压为零； 当T2、T3导通时，端口输出电压为电容C2电压；当T2、T4导通时，端口输出电压为电容C1 的反向电压，即为输出负电压。电流方向不影响端口输出电压。表1中，Usm表示子模块端 口输出电压。
[0034] 表 1
[0035]
[0036] 由混合双子模块的正常工作模式可知，该子模块能够输出4种电压，分别为两倍 电容电压、电容电压、零电压和负向电容电压。说明该子模块能够代替2个半桥子模块输出 2倍电容电压的同时，具备全桥子模块的负电压特性，能提高直流电压利用率，提升系统容 量。
[0037] 混合双子模块在闭锁模式下，有2种工作状态，闭锁模式下的2种运行状态如图 4-1和4-2所示。在闭锁状态下，所有IGBT均处于关断状态。当流过正向电流（电流方向 由A至B)时，端口输出电压为两个电容电压和；当流过负向电流时，端口输出电压为电容 C1的负向电压，即与电流反向的电压。
[0038] 该混合双子模块能够输出4种电压，分别为两倍电容电压、电容电压、零电压和负 向电容电压。由于一个该混合双子模块能够输出两倍的电容电压，所以一个混合双子模块 相当于两个半桥子模块，其能够同时替代两个半桥子模块。而且，由于该混合双子模块能够 输出负向的电压，其具备全桥子模块的负电压特性，所以该混合双子模块能够提高直流电 压利用率，提升系统的容量。而且，混合双子模块内部的两个电容器，可以根据需要合理配 置这两个电容电压为不同值。该方式下，能够有效扩展MMC的应用范围，例如合理配置子模 块中的两个电容电压以实现该MMC提高调制度的同时具备STATC0M运行故障穿越能力。
[0039] 另外，该混合直流输电系统工作时，受端换流站可进行有功、无功解耦控制，并能 够连接弱交流系统，或向无源网络供电，提高系统技术性。当直流线路出现短路故障时，LCC 换流装置可以通过调整触发角来克服直流故障。由于MMC中的桥臂由混合双子模块与其他 一种或者几种现有子模块级联构成，那么，该混合式MMC换流器按照实际情况进行拓展时 具有广泛的应用，如提高调制度的同时具备STATC0M运行故障穿越能力、节约系统硬件成 本等。
[0040] 实施例2
[0041] 本实施例中，MMC中的每个桥臂中包括的两种子模块为全桥子模块和半桥子模块， 如图5所不。全桥子模块和半桥子模块以全控型电力电子器件构成，比如IGBT，其拓扑结构 如图6和7所示。
[0042] 其中，每个桥臂中的全桥子模块和半桥子模块的比例大于或者等于一比一，MMC由 于使用了全桥子模块和半桥子模块混合，当直流线路出现短路故障时，LCC换流装置可以通 过调整触发角来克服直流故障，而MMC可以通过闭锁子模块来阻断短路电流，或控制其直 流端输出零电压，从而有效的穿越直流短路故障，提高系统在直流短路故障时的投运率，另 一方面也降低或避免了造价高昂的直流电缆的使用，适用于架空线传输方式，从而提高了 系统经济性。
[0043] 上述两个实施例中，功率模块为IGBT，其并不局限于IGBT，还可以是其他类型的 全控型器件，每个器件反向并联一个二极管。
[0044] 上述两个实施例中，送电端为LCC，受电端为MMC，作为其他的实施例，送电端还可 以是MMC，受电端为LCC。
[0045] 上述两个实施例中，MMC换流器中的每个桥臂上均包括两种MMC子模块，作为其他 的实施例，其并不局限于两种子模块，桥臂上还可以包括更多类型的子模块。
[0046] 以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基 本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变 形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对 实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，包括一个由MMC子模块构成 的MMC换流器和由至少一个LCC构成的LCC换流器系统，所述MMC换流器的直流端通过直 流输电线路对应连接所述LCC换流器系统的直流端；所述MMC换流器中的每个桥臂上均包 括至少两种所述MMC子模块。2.根据权利要求1所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述MMC 换流器中的每个桥臂上均包括两种所述MMC子模块，分别为全桥子模块和半桥子模块，每 个桥臂中的全桥子模块和半桥子模块的比例大于或者等于1 :1。3.根据权利要求1所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述MMC 子模块中，至少有一种子模块为混合双子模块，所述混合双子模块包括4个功率模块：Tl、 T2、T3、T4和2个电容：C1、C2,所述Tl的阳极连接所述T4的阳极，所述T2的阴极连接T3 的阴极，所述Tl的阴极连接所述T2的阳极，所述T4的阴极通过所述电容C2连接所述T3 的阳极，所述Tl和T4的连接点与所述T2和T3的连接点之间连接所述电容C1，所述Tl和 T2的连接点为所述混合双子模块的一个端口，所述C2和T4的连接点为所述混合双子模块 的另一个端口。4.根据权利要求3所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述功率 模块为IGBT模块，所述功率模块的阳极为IGBT模块的集电极，所述功率模块的阴极为IGBT 模块的发射极。5.根据权利要求4所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，每个所述 功率模块均反向并联一个二极管。6.根据权利要求1所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述LCC 换流器系统的交流端与地之间串接有交流无功补偿装置组，所述交流无功补偿装置组与一 个交流滤波器组并联。7.根据权利要求1所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述LCC 换流器系统的直流母线上串设有直流平波电抗器。8.根据权利要求1所述的基于LCC和MMC的混合直流输电系统，其特征在于，所述LCC 换流器系统的直流母线之间连接有一个直流滤波器。
【专利摘要】本发明涉及一种基于LCC和MMC的混合直流输电系统，包括一个由MMC子模块构成的MMC换流器和由至少一个LCC构成的LCC换流器系统，MMC换流器的直流端对应连接LCC换流器系统；MMC换流器中的每个桥臂上均包括至少两种MMC子模块。该系统不仅结构简单可靠，而且还能够结合LCC和MMC的各自优点并克服各自的缺点，利用MMC的有功无功独立调节能力来调节交流电压，从而增加LCC的最大传输有功功率能力并减小其换相失败的可能；而且MMC中可以根据实际需要接入至少两种类型的子模块，控制更加灵活多变，在直流侧发生故障时可以控制其直流端输出相应的电压，从而克服普通MMC无法有效处理直流故障的缺点。
【IPC分类】H02J3/36
【公开号】CN105071425
【申请号】CN201510451611
【发明人】杨美娟, 吴金龙, 王先为, 张军, 刘欣和
【申请人】国家电网公司, 国网安徽省电力公司, 许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 西安许继电力电子技术有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月28日