一种模拟MMC子模块的集成控制子模块板

摘要

本发明涉及一种用以模拟大容量模块化多电平电压源换流器(Multi-levelModularConverte)的动态模拟试验用的子模块电路板，电路板上用同一个数字控制其控制多个按照指数方法缩小参数的MMC换流器子模块，子模块之间为串联关系：每个MMC换流器子模块包括主电路(有电容器及与其并联的上下串联结构的两只IGBT、与下IGBT并联的旁路开关、用于保护IGBT和电容的与下IGBT并联的晶闸管)、IGBT和晶闸管驱动电路、电容电压采样电路、电路板隔离电源、多个子模块共用同一块控制和编解码芯片、光纤通道。

主权项

一种模拟多电平电压源换流器MMC子模块的集成控制子模块板，其特征在于该多子模块板卡为PCB板；一个机箱内可集成5‑20个子模块板卡，板卡之间的主电路和电源回路通过机箱的背板总线进行连接，结构紧凑，可引出多个检测点；所述主电路包括两个串联的绝缘栅双极型功率管IGBT、电容器、旁路开关和晶闸管；所述每个多子模块板卡上集成N个使用共用数字控制器的、但子模块主电路相互独立的、按等惯性指数比例缩小的多电平电压源换流器MMC子模块，其中N为自然数；所述每个板卡的多个MMC子模块共用同一个数字控制芯片、编解码电路、光纤通道；所述每个板卡的多个MMC子模块共用一个AD采样芯片；所述每个MMC子模块的主电路之间为级联关系，主电路之间通过板卡上的PCB走线进行连接；所述每个MMC子模块主电路的结构为：多个模块于同一板卡上级联的结构，多电平电压源换流器的电路板集成多个等效缩小的多电平电压源换流器MMC子模块，所述子模块的主电路中：两个串联的带反并联二极管的绝缘栅双极型功率管IGBT，所述绝缘栅双极型功率管IGBT可用低压金氧半场效晶体管MOSFET代替，作为可投入可切除的有极性电解电容器，两个串联的IGBT中的上IGBT的发射极连接下IGBT的源极，并联电容器的正极连接上IGBT的集电极，负极连接下IGBT的发射极，均压电阻与并联电容并联，所述多个子模块同时投入串联回路时，相同阻值的电阻也为串联，起着均衡模块电压的作用；所述子模块与外部电路的连接从所述下IGBT的正负极分别引出；所述主电路的上下两个IGBT脉冲为互锁关系，电容电压稳定时，如果给上IGBT发送开通指令，下IGBT则关断，则从外部电路看，子模块电压为电容电压；如果给上IGBT发送关断指令，则下IGBT导通，从外部电路看，子模块电压为接近于零，于是子模块在串联电路中的电平可任意控制为零或电容电压；还具有子模块电压检测电路，测量的是每个电容的端电压，子模块电压检测电路检测电容电压并传给电路板上多个子模块共用的数字处理器，运行中子模块的电容由IGBT控制是否将其串入电路的桥臂；所述主电路中的晶闸管的作用是保护IGBT；所述旁路开关的作用是当子模块出现故障时，能够将该子模块从大量的串联模块中旁路，同时保持其他模块的电流通路；所述多个子模块共用的数字控制芯片和解码芯片对多个串联子模块的电容电压值进行整理，并将其与各个IGBT驱动芯片反馈的状态一起编码后，通过光纤通道送给上层控制系统；光纤通道还负责将上层控制系统确定的各个子模块的IGBT、晶闸管和旁路开关的开通/闭锁指令送至子模块电路板。