取值為K+1~ N-1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Tau_N、Kai_i2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-ai-_i正極;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kal_i2、Kal_a+l)2連接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容 C-al-_i與第i+Ι個(gè)子模塊電容C-al-_i+l的正極，其中i的取值為1~K-1 ;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kal_K2、 Tal_K+l連接A相下橋臂中第K個(gè)子模塊電容C-al-J(與第K+1個(gè)子模塊電容C-al-_K+l正極;通過(guò)輔 助開(kāi)關(guān)1'31」、1'￡11」+1連接厶相下橋臂中第」個(gè)子模塊電容(]- ￡11」與第」+1個(gè)子模塊電容(]-￡11-」+1的 正極，其中j的取值為K+1~N-1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Tai_N連接A相下橋臂中第N個(gè)子模塊電容C-ai_N 與輔助電容c2正極；鉗位二極管，通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kbu_12連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容 C-bu-j與輔助電容&負(fù)極;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kbu_i2、Kbu_a+rn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~K-1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kbu_K2、 Tbu_K+1連接B相上橋臂中第K個(gè)子模塊電容C-bu-_K與第K+1個(gè)子模塊電容C-bu-_K+1負(fù)極;通過(guò)輔 助開(kāi)關(guān)1'1)11」、1'1)11」+1連接13相上橋臂中第」個(gè)子模塊電容〇1 )11-」與第」+ 1個(gè)子模塊電容〇1)11-」+1 負(fù)極，其中j的取值為K+1~N-1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Tbu_N、Kbi_12連接B相上橋臂中第N個(gè)子模塊電 容C_bu-_N與B相下橋臂中第1個(gè)子模塊電容C_bl_l負(fù)極;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kbl_i2、Kbl_U+O2連接B相 下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-bi-_i與第i+Ι個(gè)子模塊電容C-bi-_i+i負(fù)極，其中i的取值為1~K- 1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Kbi_K2、Tbi_K+i連接B相下橋臂中第K個(gè)子模塊電容C-bij(與第Κ+l個(gè)子模塊電 容C_bi-_K+i負(fù)極;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)1'1)1」、1'1)1」+1連接13相下橋臂中第]_個(gè)子模塊電容〇1 )1-」與第]_+ 1個(gè)子模塊電容C-bi_j+1負(fù)極，其中j的取值為Κ+l~N-1;通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)Tbi_N連接B相下橋臂中 第N個(gè)子模塊電容C-bi-_N與輔助電容C2負(fù)極;C相子模塊的連接關(guān)系與A相一致時(shí)，C相上下橋 臂中子模塊間鉗位二極管的連接方式與A相一致，同時(shí)輔助電容C3正極經(jīng)輔助開(kāi)關(guān)Κ?_12、鉗 位二極管連接C相上橋臂第一個(gè)子模塊電容正極，輔助電容C3負(fù)極經(jīng)輔助開(kāi)關(guān)Kbu_12、鉗 位二極管連接B相上橋臂第一個(gè)子模塊電容CblU負(fù)極，輔助電容C4的正極經(jīng)輔助開(kāi)關(guān)Tcl_N、 鉗位二極管連接C相下橋臂第N個(gè)子模塊電容Ccd_N正極，輔助電容C4負(fù)極經(jīng)輔助開(kāi)關(guān)Tbl_N、鉗 位二極管連接B相下橋臂第N個(gè)子模塊電容Cbi_N負(fù)極;C相子模塊的連接關(guān)系與B相一致時(shí)，C 相上下橋臂中子模塊間鉗位二極管的連接方式與B相一致，同時(shí)輔助電容C3負(fù)極經(jīng)輔助開(kāi) 關(guān)Κ?_12、鉗位二極管連接C相上橋臂第一個(gè)子模塊電容Cco負(fù)極，輔助電容C3正極經(jīng)輔助開(kāi) 關(guān)Kau_12、鉗位二極管連接A相上橋臂第一個(gè)子模塊電容Ca〇正極，輔助電容C4負(fù)極經(jīng)輔助開(kāi) 關(guān)Tcl_N、鉗位二極管連接C相下橋臂第N個(gè)子模塊電容Οα_Ν負(fù)極，輔助電容C4正極經(jīng)輔助開(kāi)關(guān) Tal_N、鉗位二極管連接A相下橋臂第N個(gè)子模塊電容Cal_N的正極;上述A、B、C三相中6N個(gè)輔助 開(kāi)關(guān)Kau-i2、Kal-i2、Kbu-i2、Kbl-i2、Kcu-i2、Kcl-i2、Tau-j、Tal-j、Tbu-j、Tbl-j、Tcu」、Tcl-j，其中i的取值為 1~K，j的取值為Κ+l~N，6N+7個(gè)鉗位二極管，4個(gè)輔助電容&、(：2、(：3、〇4，及4個(gè)輔助1681'模塊 1' 1、1'2、1'334，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分布式半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓 撲，其特征在于：正常情況時(shí)，自均壓輔助回路中6N個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Kau_i2、Kai_i2、Kbu_i2、Kbi_i2、 Kcu_i2、Kci_i2、Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、Tcu」、Tci」常閉，其中i的取值為1~K，j的取值為K+1~N; 故障情況時(shí)，6N-6K個(gè)輔助開(kāi)關(guān)Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、Tcu」、Tea」斷開(kāi)，其中j的取值為Κ+l~ N;正常情況下，A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Ti斷開(kāi)，子模 塊電容C-au-_i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-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Lo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_al-_i與子模塊電容C_al_i-1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(：2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Ti閉合時(shí)，輔助電容Ci 與子模塊電容C-bu-j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-j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+i通過(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-_i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相下橋臂第N個(gè)子模塊電容 C-bi_N旁路時(shí)，子模塊電容C-bi-_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h 的觸發(fā)信號(hào)與A相上橋臂第一個(gè)子模塊的觸發(fā)信號(hào)一致;輔助IGBT模塊T2的觸發(fā)信號(hào)與B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(mǎn)足下列約束，Uci2Uc-au_l2Uc-au_2 …2Uc-au_N2Uc-al_l2Uc-al_2··· 2Uc-al_N2Uc2;B相上 下橋臂子模塊電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿(mǎn)足下列約束，Uci<Uc-bu_l<Uc-bu_2··· < Uc-bu_N<Uc-bl_l<Uc-bl_2··· <Uc-bl_N<UC2;基于等式約束的輔助電容分布式半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)?，?dòng)態(tài)過(guò)程中，輔助電容Q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C2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，11^(1^-)=111；[11(1]〇)-)，111；[11(1^)=11^(1]〇))，4、13相上下橋臂中4~ 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&、C2，的電壓處于自 平衡狀態(tài)，拓?fù)銩、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，則通過(guò)輔助電容C3、C4的作用，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 件類(lèi)似;若拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與B相一致，則通過(guò)輔助電容C3、C4的作用，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類(lèi)似，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分布式半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓 撲，其特征在于:基于等式約束的輔助電容分布式半橋/單箝位混聯(lián)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?fù)浼八枷氲钠渌麘?yīng)用場(chǎng)合在權(quán)利范圍內(nèi)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供基于等式約束的輔助電容分布式半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)?。半?單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)渲校霕?單箝位混聯(lián)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)輔助開(kāi)關(guān)發(fā)生電氣聯(lián)系，輔助開(kāi)關(guān)閉合，兩者構(gòu)成基于等式約束的輔助電容分布式半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)?，輔助開(kāi)關(guān)打開(kāi)，拓?fù)涞刃榘霕?單箝位混聯(lián)MMC拓?fù)?。在不?qiáng)調(diào)兩種拓?fù)洳町惖那闆r下，輔助開(kāi)關(guān)中的6<i>K</i>個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)可以省略。該半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)洌梢泽槲恢绷鱾?cè)故障，同時(shí)不依賴(lài)于專(zhuān)門(mén)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，此外可以相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值，實(shí)現(xiàn)MMC的基頻調(diào)制。
【IPC分類(lèi)】H02M7/487, H02M7/5387, H02M1/32, H02M7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105450048
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610047410
【發(fā)明人】趙成勇, 許建中, 劉航
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日