臂子模塊的連接方式可以與A相一 致，也可以與B相一致;在A、B、C相上下橋臂第i個(gè)子模塊的上下輸出線之間分別并聯(lián)有機(jī)械 開(kāi)關(guān)Kau-il、Kal-il、Kbu-il、Kbl-il、Kcu-il、Kcl-il，以及晶兩管Kau_ _i2、Kal-i2、Kbu-i2、Kbl-i2、KCU-i2、 Kci_i2,其中i的取值為1~N;上述連接關(guān)系構(gòu)成的A、B、C三相地位一致，三相輪換對(duì)稱之后的 其他拓?fù)湓跈?quán)利范圍內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?，其特征?于：自均壓輔助回路中，輔助電容&正極連接輔助IGBT模塊T!，負(fù)極連接鉗位二極管并入直 流母線正極;輔助電容(：2負(fù)極連接輔助IGBT模塊T2,正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù) 極;鉗位二極管，通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kau_i3連接Α相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容C-u與輔助電容& 正極;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kau_i3、Kau_a+O3連接A相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-au-_i與第i+Ι個(gè)子 模塊電容C-au-_i+1正極，其中i的取值為1~N-1;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kau_N3、Kai_13連接A相上橋臂中 第N個(gè)子模塊電容C-au-_N與A相下橋臂第1個(gè)子模塊電容C_al-_1正極;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kal_i3、 Kai_a+i)3連接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-ai-_i與A相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊電容C-ai-_i+i 正極，其中i的取值為1~N-l;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kal_N3連接A相下橋臂中第N個(gè)子模塊電容C-al_N與輔助電容C2正極；鉗位二極管，通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kbu_13連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容 C-bu-_i與輔助電容Ci負(fù)極;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kbu_i3、Kbu_a+O3連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容 C_bu-_i與第i+Ι個(gè)子模塊電容C-bu-_i+i負(fù)極，其中i的取值為1~N-1;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kbu_N3、Kbi_i3 連接B相上橋臂中第N個(gè)子模塊電容C-bu-_N與B相下橋臂第1個(gè)子模塊電容C-bi-_i負(fù)極;通過(guò)機(jī) 械開(kāi)關(guān)Kbi_i3、Kbi_a+i)3連接B相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-bi-_i與B相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊 電容C-bi-_i+i負(fù)極，其中i的取值為1~N-1;通過(guò)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kbi_N3連接B相下橋臂中第N個(gè)子模 塊電容C_bl-_N與輔助電容C2負(fù)極;C相鉗位二極管的連接關(guān)系與其子模塊的連接關(guān)系相對(duì) 應(yīng);上述A、B、C三相中 6N個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)Kau_i3、Kal_i3、Kbu_i3、Kbl_i3、Kcu_i3、Kcl_i3，其中i的取值為 1 ~N，6N+5個(gè)鉗位二極管，2個(gè)輔助電容Ci、C2，及2個(gè)輔助IGBT模塊Τ!、T2，共同構(gòu)成自均壓輔 助回路。4.根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?，其特征?于：自均壓輔助回路中61'1個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)1(311」3、1(31」3、1(1)11」3、1(1)1」3、1(。11」3、1(。1」3常閉，其中：[的取 值為1~Ν，Α相上橋臂第一個(gè)子模塊電容C-au-j旁路時(shí)，此時(shí)輔助IGBT模塊h斷開(kāi)，子模塊電 容C-au-j與輔助電容&通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相上橋臂第i個(gè)子模塊電容C-au-_i旁路時(shí)，其 中i的取值為2~N，子模塊電容C-au-_i與子模塊電容C-au-_i-i通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);A相下橋 臂第一個(gè)子模塊電容C-al_l旁路時(shí)，子模塊電容C_al-_1通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器L〇與 子模塊電容C-au-_N并聯(lián);A相下橋臂第i個(gè)子模塊電容C-ai_i旁路時(shí)，其中i的取值為2~N，子 模塊電容C_ai-_i與子模塊電容C-ai_i-:通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊T2閉合時(shí)，輔助電 容&通過(guò)鉗位二極管與子模塊電容C-ai_N并聯(lián);輔助IGBT模塊h閉合時(shí)，輔助電容&與子模塊 電容(:-^- ^通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);B相上橋臂第i個(gè)子模塊電容C-bu-_i旁路時(shí)，其中i的取值 為1~N-1，子模塊電容C-bu-_i與子模塊電容C-bu-_i+_過(guò)鉗位二極管并聯(lián);B相上橋臂第N個(gè) 子模塊電容C_bu_N旁路時(shí)，子模塊電容C_bu-_N通過(guò)鉗位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器L〇與子模塊 電容C_bi-_1并聯(lián);B相下橋臂第i個(gè)子模塊電容C_bi_i旁路時(shí)，其中i的取值為1~N-1，子模塊 電容C_bi-_i與子模塊電容C_bi_i+i通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);B相下橋臂N個(gè)子模塊電容C_bi_N旁路 時(shí)，子模塊電容C-b匕n與輔助電容C-2通過(guò)鉗位二極管并聯(lián);其中輔助IGBT模塊?\的觸發(fā)信號(hào) 與A、C相上橋臂第一個(gè)子模塊觸發(fā)信號(hào)的"邏輯和" 一致;輔助IGBT模塊Τ2的觸發(fā)信號(hào)與Β相 下橋臂第Ν個(gè)子模塊的觸發(fā)信號(hào)一致;在直交流能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，各個(gè)子模塊交替投入、 旁路，輔助IGBT模塊。、^交替閉合、關(guān)斷，Α相上下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作 用下，滿足下列約束，Uci 2 Uc-au_l 2 Uc-au_2 …2 Uc-au_N 2 Uc-al_l 2 Uc-al_2··· 2 Uc-al_N 2 Uc2;B相上 下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束，Uci<Uc-bu_l<Uc-bu_2··· <UC-bu_Ndbl_ldbl_2…dbl_N<UC2;基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓 撲，動(dòng)態(tài)過(guò)程中，輔助電容α既可以作為A相電壓最高的電容，又可以作為B相電壓最低的電 容;輔助電容&既可以作為A相電壓最低的電容，又可以作為B相電壓最高的電容;依靠著兩 個(gè)等式約束，max(Uca-)=min(Ucb_)，min(Uca)=max(Ucb)，A、B相上下橋臂中4N個(gè)子模塊電容， Cau_i、Cai_i、Cbu_i、Cbi_i，其中i取值為1~N，以及輔助電容&、&，的電壓處于自平衡狀態(tài)，拓?fù)?A、B相間具備子模塊電容電壓自均衡能力;若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與A相一致，則C、B相間 電容電壓的約束條件與A、B之間電容電壓約束條件一致;若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與B相一 致，則A、C相間電容電壓的約束條件與A、B之間電容電壓約束條件一致，拓?fù)渚邆渥幽K電 容電壓自均衡能力；在利用鉗位二極管實(shí)現(xiàn)相內(nèi)相鄰子模塊間電容能量單相流動(dòng)的基礎(chǔ) 上，依靠輔助電容電壓間的等式約束max(Uca-)=min(Ucb-)，min(Uca)=max(Ucb)，或max(Uca-)= min(Ucc)，min(Uca)=max(Ucc)，或max(Ucc)=min(Ucb_)，min(Ucc)=max(Ucb)，實(shí)現(xiàn)電容能量的相 間流動(dòng)構(gòu)成電容能量的循環(huán)通路，進(jìn)而保持相間子模塊電容電壓穩(wěn)定，是該權(quán)利的保護(hù)內(nèi) 容。5.根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)洌涮卣髟?于:輔助電容&、C2既作為A、B相間電容能量交換的通道，又作為B、C相間電容能量交換的通 道;輔助電容的功能在拓?fù)渲屑欣靡詼p少自均壓輔助回路中的器件消耗;輔助電容(^ 的功能集中，輔助電容(： 2的功能不集中；輔助電容&的功能不集中，輔助電容C2的功能集中 的拓?fù)湓跈?quán)利范圍。6. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?，其特征?于:基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?，不僅能作為多電平電壓源換流器 直接應(yīng)用于柔性直流輸電領(lǐng)域，也能通過(guò)構(gòu)成靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào) 節(jié)器(UPQC)，統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)等裝置應(yīng)用于柔性交流輸電領(lǐng)域；間接利用該發(fā)明拓 撲及思想的其他應(yīng)用場(chǎng)合在權(quán)利范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?。半橋MMC自均壓拓?fù)?，由半橋MMC模型和自均壓輔助回路聯(lián)合構(gòu)建。半橋MMC模型與自均壓輔助回路通過(guò)輔助回路中的6<i>N</i>個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)發(fā)生電氣聯(lián)系，機(jī)械開(kāi)關(guān)閉合，兩者構(gòu)成基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?，機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)，拓?fù)涞刃榘霕騇MC拓?fù)?。在不?qiáng)調(diào)兩種拓?fù)洳町惖那闆r下，自均壓輔助回路中的6<i>N</i>個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)可以省略，用導(dǎo)線替代，直接構(gòu)成基于等式約束的輔助電容集中式半橋MMC自均壓拓?fù)?。該半橋MMC自均壓拓?fù)?，不依賴于專門的均壓控制，能夠在完成直交流能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，自發(fā)地實(shí)現(xiàn)子模塊電容電壓的均衡，同時(shí)能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值，實(shí)現(xiàn)半橋MMC的基頻調(diào)制。
【IPC分類】H02M7/49
【公開(kāi)號(hào)】CN105471302
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610047406
【發(fā)明人】趙成勇, 劉航, 許建中
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日