一种模块化多电平电压源换流器及其控制方法

摘要

本发明公开一种模块化多电平电压源换流器，至少包含一个相单元，所述相单元包含第一桥臂、第二桥臂和输出电抗器，每个桥臂由数个子单元和一个换流电抗器串联构成；所述第一、第二桥臂串有换流电抗器的一端相连，相连点通过输出电抗器接入交流网络；第一桥臂的另外一端连接至直流母线的正端，第二桥臂的另外一端连接至直流母线的负端；所述的子单元包括一个开关回路和一个三电平换流器，两者串联。此种换流器在直流系统故障情况下，可以持续运行且不向故障端馈入故障电流，避免通过跳交流开关来清除直流故障。本发明还公开一种模块化多电平电压源换流器的控制方法。

主权项

一种模块化多电平电压源换流器的控制方法，所述模块化多电平电压源换流器包括至少一个相单元，所述每个相单元包括第一桥臂、第二桥臂和输出电抗器；第一桥臂包括数个第一子单元和一个第一换流电抗器，所述第一子单元依次同向串联，前一个第一子单元的第二端连接后一个第一子单元的第一端，而第一个第一子单元的第一端作为该相单元的第一直流端子，连接直流正母线，而最后一个第一子单元的第二端连接第一换流电抗器的一端；第二桥臂包括数个第二子单元和一个第二换流电抗器，所述第二子单元依次同向串联，前一个第二子单元的第一端连接后一个第二子单元的第二端，而第一个第二子单元的第二端作为该相单元的第二直流端子，连接直流负母线，而最后一个第二子单元的第一端连接第二换流电抗器的一端；所述第一、二换流电抗器的另一端共同连接输出电抗器的一端，而所述输出电抗器的另一端作为该相单元的交流端子，接入交流网络；所述第一、二子单元均包括相互串联的一个开关回路和一个三电平换流器，所述开关回路的一端与三电平换流器的一端连接，开关回路的另一端作为子单元的第一端，三电平换流器的另一端作为子单元的第二端；所述三电平换流器包括4个全控型开关器件和一个电容器，各开关器件均反并联有二极管，具体的连接结构是：第一、二开关器件的正极与电容器的正极相连接，第一开关器件的负极连接第三开关器件的正极，该连接点作为三电平换流器的一端连接开关回路，第二开关器件的负极连接第四开关器件的正极，该连接点为三电平换流器的自由端；第三、四开关器件的负极和电容器的负极相连接；其特征在于控制各子单元工作在5种工作状态：(1)正电平输出状态：控制开关回路开通，控制第一、四开关器件开通，控制第二、三开关器件关断，此时子单元输出正电平，且该电平的绝对值是该子单元中电容器两端的电压；(2)负电平输出状态：控制开关回路开通，控制第二、三开关器件开通，控制第一、四开关器件关断，子单元输出负电平，且该电平绝对值为该子单元中电容器两端的电压；(3)零电平输出状态：控制开关回路开通，并控制第一、二开关器件开通或第三、四开关器件开通，子单元输出零电位；(4)正电平截止状态：控制第一、四开关器件开通，控制开关回路关断，控制第二、三开关器件关断，子单元输出第一可变电压；(5)零电平截止状态：控制开关回路关断，并控制第一、二开关器件开通或第三、四开关器件开通，子单元输出第二可变电压；其中，第一、二可变电压均由换流器桥臂两端电压与桥臂子单元电容电压累加和之间的压差决定。