)與其他拓撲結構比較，節(jié)省了元器件。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的模塊化多電平改進子模塊拓撲原理圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的含有新型子模塊結構的三相模塊化多電平變流器原理圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明的直流故障下電流從正極（1端）流入電流流向原理圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明的直流故障下電流從負極（2端）流入電流流向原理圖。
[0024] 圖5是本發(fā)明的雙極短路直流故障下電流流向原理圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0026] 圖1是本發(fā)明提出的改進的模塊化多電平換流器子模型的拓撲。其中2端串聯(lián)一 由電容二極管串聯(lián)再和IGBT并聯(lián)的模塊。該結構在正常工作時，2端串聯(lián)的IGBT處于一直 導通狀態(tài)，電容被短路，原半橋子模塊結構根據原有控制方法進行控制，無需對原有調制方 法進行改變，也對子模塊輸出電壓沒有影響。當直流側發(fā)生故障，2端串聯(lián)的IGBT關斷。
[0027] 圖2是三相模塊化多電平變流器結構，每個子模塊都由圖1所示的改進型子模塊 組成。
[0028] 圖3是當直流側發(fā)生故障，電流從1端流入，電流流經原子模塊電容C1，然后經D3 從3端流出（不流經并聯(lián)的電容）。
[0029] 圖4是當直流側發(fā)生故障，電流從2端流入，電流流經并聯(lián)的電阻電容，然后經D2 從1端流出。該結構能夠通過電容削減故障電流，達到消除故障目的。半橋結構所并聯(lián)電 容不流經電流，得到保護，使得故障后可以快速恢復。
[0030] 根據附圖進行說明，當正常狀態(tài)下運行時，限流模塊中的第三開關的IGBT(S3)處 于常開狀態(tài)，限流模塊中的電容二極管沒有電流通過。當系統(tǒng)發(fā)生雙極短路故障時，關斷限 流模塊中第三開關S3,故障電流從限流模塊的上支路電容通過，對限流模塊電容C2進行充 電。
[0031] 圖5是當發(fā)生雙極短路故障時電流流向圖，圖以A、B兩相為例（每相簡化用 一個子模塊代替）。當故障時候，電流從電網一相向故障出流動，電流經過一相橋臂， 而后經過故障點，再經過另外一相橋臂后，流入另一相。如圖5所示，電流流經通路為 Db4-Cb2-Db2-Dm-Ca2-D a2。電流共通過2N個子模塊，每個子模塊電壓為Um，電網連接點為線電 壓 UAB。
[0032] Udc=NUffl
[0033] U4 =Ug=^mUdc
[0034]
【主權項】
1. 一種模塊化多電平換流器子模塊拓撲結構，其特征在于：由半橋結構和限流模塊串 聯(lián)組成；所述半橋結構包括第一開關模塊、第二開關模塊和第一電容；所述第一開關模塊 的負極與第二開關模塊的正極相連；所述第一電容的正極和第一開關模塊的正極相連，第 一電容的負極和第二開關模塊的負極相連； 所述限流模塊由第二電容、二極管和第三開關模塊組成；所述二極管的負級和第二電 容的正極相連，二極管的正極與第三開關模塊的正極相連，第三開關模塊的負極和第二電 容的負級相連，限流模塊的第二電容負級和第二開關模塊的負級相連； 所述半橋結構的第一開關模塊的負極與第二開關模塊的正極之間的節(jié)點為所述拓撲 結構的輸入端，限流模塊的第三開關模塊的正極和二極管正極之間的節(jié)點為所述拓撲結構 的輸出端。
2. 根據權利要求1所述的一種模塊化多電平換流器子模塊的拓撲結構，其特征在于： 所述第一開關模塊、第二開關模塊和第三開關模塊均由一個絕緣柵雙極型晶體管和一個二 極管反并聯(lián)組成。
3. 根據權利要求1所述的一種模塊化多電平換流器子模塊的拓撲結構，其特征在于： 正常工作情況下，限流模塊中的第三開關模塊的絕緣柵雙極型晶體管一直施加脈沖，使其 一直處于導通狀態(tài)，從而使得第二電容和二極管處于短路狀態(tài)，對輸出無影響。
4. 一種模塊化多電平換流器，包括三個相單元，每一個相單元分上下橋臂，其特征在 于：每個橋臂包括若干個串聯(lián)的子模塊拓撲結構，每相上下橋臂串聯(lián)的子模塊拓撲結構數 量相同；上下橋臂分別串聯(lián)限流電抗器，每相從上至下為：上橋臂所有子模塊、上橋臂電抗 器、下橋臂電抗器、下橋臂所有子模塊；且每相上下橋臂的連接處外接三相交流電壓，上橋 臂最上面子模塊拓撲結構的輸入端與直流正極相連，下橋臂最下端子模塊輸出端與直流負 極相連。
5. 根據權利要求4所述的一種模塊化多電平換流器，其特征在于：在直流輸電系統(tǒng)中， 當直流側發(fā)生雙極短路故障，先檢測到故障電流，然后關閉所有第一開關模塊和第二開關 模塊的觸發(fā)信號，同時關斷限流模塊中的第三開關模塊信號，故障電流從拓撲結構的輸出 端進入拓撲結構后，通過限流模塊的二極管和第二電容從拓撲結構的輸入端流出，而不再 通過限流模塊的第三開關模塊和第一電容。
6. 根據權利要求5所述的一種模塊化多電平換流器，其特征在于：當所述的故障為直 流永久性故障時，具體過程為：關斷第一開關模塊、第二開關模塊和第三開關模塊中絕緣柵 雙極型晶體管的觸發(fā)脈沖，然后斷開交流側斷路器，進行檢修，故障修復后，進行重合閘，再 開啟第一開關模塊、第二開關模塊和第三開關模塊。
7. 根據權利要求5所述的一種模塊化多電平換流器，其特征在于：當所述的故障為直 流暫時性故障時，具體過程為：關斷第一開關模塊、第二開關模塊和第三開關模塊中絕緣 柵雙極型晶體管的觸發(fā)脈沖，等待直流側故障電流為零，故障消除后，重新觸發(fā)第一開關模 塊、第二開關模塊和第三開關模塊的絕緣柵雙極型晶體管，建立直流側電壓，等待系統(tǒng)進入 穩(wěn)態(tài)運行。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種模塊化多電平變換器子模塊的改進結構，包括相互串聯(lián)的第一開關模塊和第二開關模塊，第一開關模塊的負極連接第二開關模塊的正極；第一電容的正極和第一開關模塊的正極相連，第一電容的負極和第二開關模塊的負極相連；第三開關模塊負極與第二開關模塊的負極相連，第三開關模塊由限流裝置和開關裝置并聯(lián)組成，開關裝置由絕緣柵雙極型晶體管和二極管反并聯(lián)組成，限流裝置由電容和二極管串聯(lián)組成。本發(fā)明主要應用于高電壓大容量的模塊化多電平變流器中，在直流側故障的時候，能夠有效的實現(xiàn)直流故障電流的閉鎖，較好的實現(xiàn)故障隔離，同時無需交流斷路器動作。本發(fā)明結構簡單，在故障清除后，有著快速的故障恢復能力。
【IPC分類】H02M1-32, H02M7-483, H02H7-122
【公開號】CN104796025
【申請?zhí)枴緾N201510224123
【發(fā)明人】梅軍, 馬天, 鄭建勇, 繆惠宇, 杜曉舟, 吉宇
【申請人】東南大學, 國家電網公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月5日