一种具有容错能力可实现直流故障自主防护的MMC子模块结构及其MMC调制方法

摘要

本发明公开了一种具有容错能力可实现直流故障自主防护的MMC子模块结构，其通过冗余的开关状态调节子模块中两个电容和8个功率开关管的电流应力平衡；在正常模式下可输出三种电平，提高了子模块的电平集成度；在闭锁模式下，子模块电容全部投入到桥臂中，子模块电容充电，产生反向电动势，起到隔离直流侧故障的功能。本发明子模块结构应用在MMC-HVDC系统中，可实现直流故障的自主防护，且由于结构的对称性，使得子模块结构在闭锁模式下，输出特性关于电流方向是对称的，良好的对称性有利于维持子模块中功率器件及电容的电流应力平衡；应用在HCMC-HVDC系统中，具有比全桥子模块结构更低的导通损耗，系统的运行效率得以提高。

主权项

一种具有容错能力可实现直流故障自主防护的MMC子模块结构，其特征在于，包括：四个带有反并二极管的开关管S₁～S₄、两个电容C₁～C₂以及1～2个双向功率开关；其中：开关管S₁的发射极与开关管S₂的集电极相连且为子模块结构的正极端，开关管S₃的发射极与开关管S₄的集电极相连且为子模块结构的负极端，开关管S₁的集电极与电容C₁的一端和开关管S₃的集电极相连，开关管S₂的发射极与电容C₂的一端和开关管S₄的发射极相连，电容C₁的另一端与电容C₂的另一端相连并作为中间节点，四个开关管S₁～S₄的基极均接收来自外部设备提供的开关控制信号；若双向功率开关为一个，则该双向功率开关的两端分别与子模块结构的正极端和所述的中间节点相连或分别与子模块结构的负极端和所述的中间节点相连；若双向功率开关为两个，则其中一个双向功率开关的两端分别与子模块结构的正极端和所述的中间节点相连，另一个双向功率开关的两端分别与子模块结构的负极端和所述的中间节点相连。