基于不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)涞闹谱鞣椒?br>【專利摘要】本實(shí)用新型提供基于不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?，半?單箝位混聯(lián)MMC模型與自均壓輔助回路通過輔助回路中的6N個(gè)輔助開關(guān)發(fā)生電氣聯(lián)系，輔助開關(guān)閉合，兩者構(gòu)成基于不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)?，輔助開關(guān)打開，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，輔助開關(guān)中的6K個(gè)機(jī)械開關(guān)可以省略。該半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)?，可以箝位直流?cè)故障，同時(shí)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，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。
【專利說明】
基于不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)?br>技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種基于不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)洹?br>【背景技術(shù)】
[0002] 模塊化多電平換流器MMC是未來直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向，MMC采用子模塊(Sub-module，SM)級聯(lián)的方式構(gòu)造換流閥，避免了大量器件的直接串聯(lián)，降低了對器件一致性的 要求，同時(shí)便于擴(kuò)容及冗余配置。隨著電平數(shù)的升高，輸出波形接近正弦，能有效避開低電 平VSC-HVDC的缺陷。
[0003] 半橋/單箝位混聯(lián)MMC由半橋子模塊及單箝位子模塊組合而成。半橋子模塊由2個(gè) IGBT模塊，1個(gè)子模塊電容，1個(gè)晶閘管及1個(gè)機(jī)械開關(guān)構(gòu)成;單箝位子模塊由3個(gè)IGBT模塊、1 個(gè)子模塊電容，一個(gè)二極管及1個(gè)機(jī)械開關(guān)構(gòu)成。該混聯(lián)MMC，成本低，運(yùn)行損耗小，同時(shí)能箝 位直流側(cè)故障。
[0004] 與兩電平、三電平VSC不同，半橋/單箝位混聯(lián)MMC的直流側(cè)電壓并非由一個(gè)大電容 支撐，而是由一系列相互獨(dú)立的懸浮子模塊電容串聯(lián)支撐。為了保證交流側(cè)電壓輸出的波 形質(zhì)量和保證模塊中各功率半導(dǎo)體器件承受相同的應(yīng)力，也為了更好的支撐直流電壓，減 小相間環(huán)流，必須保證子模塊電容電壓在橋臂功率的周期性流動(dòng)中處在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0005] 基于電容電壓排序的排序均壓算法是目前解決半橋/單箝位混聯(lián)MMC中子模塊電 容電壓均衡問題的主流思路。但是，排序功能的實(shí)現(xiàn)必須依賴電容電壓的毫秒級采樣，需要 大量的傳感器以及光纖通道加以配合;其次，當(dāng)子模塊數(shù)目增加時(shí)，電容電壓排序的運(yùn)算量 迅速增大，為控制器的硬件設(shè)計(jì)帶來巨大挑戰(zhàn);此外，排序均壓算法的實(shí)現(xiàn)對子模塊的開斷 頻率有很高的要求，開斷頻率與均壓效果緊密相關(guān)，在實(shí)踐過程中，可能因?yàn)榫鶋盒Ч南?制，不得不提高子模塊的觸發(fā)頻率，進(jìn)而帶來換流器損耗的增加。
[0006] 文獻(xiàn)"A DC-Link Voltage Self-Balance Method for a Diode-Clamped Modular Multilevel Converter With Minimum Number of Voltage Sensors"，提出了一 種依靠鉗位二極管和變壓器來實(shí)現(xiàn)MMC子模塊電容電壓均衡的思路。但該方案在設(shè)計(jì)上一 定程度破壞了子模塊的模塊化特性，子模塊電容能量交換通道也局限在相內(nèi)，沒能充分利 用MMC的既有結(jié)構(gòu)，三個(gè)變壓器的引入在使控制策略復(fù)雜化的同時(shí)也會(huì)帶來較大的改造成 本。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 針對上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提出一種經(jīng)濟(jì)的，模塊化的，不依賴均壓算 法，同時(shí)能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值且具有直流故障箝位能力的半橋/單箝位 混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)洹?br>[0008] 本實(shí)用新型具體的構(gòu)成方式如下。
[0009] 基于不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)?，包括由A、B、 C三相構(gòu)成的半橋MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由K個(gè)半橋子模塊、N-K個(gè)單箝位子模塊 及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成;包括由6N個(gè)輔助開關(guān)(6K個(gè)機(jī)械開關(guān)，6N-6K個(gè)IGBT模塊），6N+ 11個(gè)鉗位二極管，8個(gè)輔助電容，4個(gè)輔助IGBT模塊組成的自均壓輔助回路。
[0010] 上述基于不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)洌炻?lián) MMC模型中，A相上下橋臂，單箝位子模塊中，二極管連接子模塊電容正極，IGBT模塊連接子 模塊電容負(fù)極。A相上橋臂的第1個(gè)子模塊，其子模塊電容負(fù)極向下與A相上橋臂的第2個(gè)子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與直流母線正極相連接；A相上橋 臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子模塊電容負(fù)極向下與A相上橋臂的第i + Ι個(gè) 子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊電 容負(fù)極相連接;A相上橋臂的第K個(gè)半橋子模塊，其子模塊電容負(fù)極向下與A相上橋臂的第K+ 1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第K-I個(gè)子模 塊電容負(fù)極相連接;A相上橋臂的第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-I，其子模塊二極管 與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相上橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模 塊中點(diǎn)向上與第A相上橋臂第j-Ι個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相上橋臂第N 個(gè)子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器Lo與A相下橋臂的第1 個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第N-I個(gè)子模塊 二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子 模塊電容負(fù)極向下與A相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其IGBT模塊中點(diǎn)向上 與A相下橋臂第i-Ι個(gè)子模塊電容負(fù)極相連接;A相下橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容負(fù) 極向下與第A相下橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與 A相下橋臂第K-I個(gè)子模塊電容負(fù)極相連接;A相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~ N-I，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相 連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂第j-Ι個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相 連接;A相下橋臂第N個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接，其子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第N-I個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接。B 相上下橋臂，單箝位子模塊中，IGBT模塊連接子模塊電容正極，二極管連接子模塊電容負(fù) 極，上橋臂的第1個(gè)子模塊，其子模塊電容正極向上與直流母線正極相連接，其子模塊IGBT 模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂的第2個(gè)子模塊電容正極相連接;B相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其 中i的取值為2~K-I，其子模塊電容正極向上與B相上橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn) 相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊電容正極相連接;B相上 橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容正極向上與B相上橋臂的第K-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn) 相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn) 相連接;B相上橋臂的第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-I，其子模塊IGBT模塊與二極管 聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第j-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下 與B相上橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相上橋臂第N個(gè)子模塊，其 子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第N-I個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其 子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器Lo與B相下橋臂的第1個(gè)子模塊電容正極相連 接;B相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子模塊電容正極向上與B相下橋臂 的第i-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂的第i+1 個(gè)子模塊電容正極相連接;B相下橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容正極向上與B相下橋臂 第K-I個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂第K+1個(gè)子 模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-I， 其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相下橋臂第j-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接， 其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接； B相下橋臂第N個(gè)子模塊，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相下橋臂第N-I個(gè)子模 塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接。C相上下橋臂 子模塊的連接方式與A相或B相一致。
[0011]上述基于不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)?，自均?輔助回路中，第一個(gè)輔助電容與第二個(gè)輔助電容通過鉗位二極管并聯(lián)，第二個(gè)輔助電容正 極連接輔助IGBT模塊第一個(gè)輔助電容負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;第三個(gè)輔助 電容與第四個(gè)輔助電容通過鉗位二極管并聯(lián)，第三個(gè)輔助電容負(fù)極連接輔助IGBT模塊第四 個(gè)輔助電容正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極;第五個(gè)輔助電容與第六個(gè)輔助電容通 過鉗位二極管并聯(lián)，第五個(gè)輔助電容正極連接輔助IGBT模塊第六個(gè)輔助電容負(fù)極連接鉗位 二極管并入直流母線正極;第七個(gè)輔助電容與第八個(gè)輔助電容通過鉗位二極管并聯(lián)，第八 個(gè)輔助電容負(fù)極連接輔助IGBT模塊第七個(gè)輔助電容正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù) 極。鉗位二極管，通過輔助開關(guān)連接A相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容與第一個(gè)輔助電容正極； 通過輔助開關(guān)連接A相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容與第i+Ι個(gè)子模塊電容正極，其中i的取值 為1~N-I;通過輔助開關(guān)連接A相上橋臂中第N個(gè)子模塊電容與A相下橋臂第1個(gè)子模塊電容 正極;通過輔助開關(guān)連接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容與A相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊電容正 極，其中i的取值為1~N-I;通過輔助開關(guān)連接A相下橋臂中第N個(gè)子模塊電容與第三個(gè)輔助 電容正極。鉗位二極管，通過輔助開關(guān)連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容與第二個(gè)輔助電 容的負(fù)極;通過輔助開關(guān)連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容與第i+1個(gè)子模塊電容的負(fù)極， 其中i的取值為1~N-I;通過輔助開關(guān)連接B相上橋臂中第N個(gè)子模塊電容與B相下橋臂第1 個(gè)子模塊電容的負(fù)極;通過輔助開關(guān)連接B相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容與B相下橋臂第i+1 個(gè)子模塊電容的負(fù)極，其中i的取值為1~N-I;通過輔助開關(guān)連接B相下橋臂中第N個(gè)子模塊 電容與第四個(gè)輔助電容的負(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)第六個(gè)輔助電容正極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連 接C相上橋臂第一個(gè)子模塊電容正極，第五個(gè)輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接B 相上橋臂第一個(gè)子模塊電容負(fù)極，第八個(gè)輔助電容正極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接C相下 橋臂第N個(gè)子模塊電容正極，第七個(gè)輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接B相下橋臂 第N個(gè)子模塊電容負(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)第五個(gè)輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接C相 上橋臂第一個(gè)子模塊電容負(fù)極，第六個(gè)輔助電容正極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接A相上橋 臂第一個(gè)子模塊電容正極，第七個(gè)輔助電容負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接C相下橋臂第 N個(gè)子模塊電容負(fù)極，第八個(gè)輔助電容正極經(jīng)輔助開關(guān)、鉗位二極管連接A相下橋臂第N個(gè)子 模塊電容正極。
【附圖說明】
[0012] 圖1是半橋子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是單箝位子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3是基于不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)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0015] 為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的性能與工作原理，以下結(jié)合附圖對對實(shí)用新型的構(gòu)成 方式與工作原理進(jìn)行具體說明。但基于該原理的半橋/單箝位混聯(lián)MMC自均壓拓?fù)洳幌抻趫D 3〇
[0016] 參考圖3,基于不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)?，?括由A、B、C三相構(gòu)成的半橋/單箝位混聯(lián)MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由K個(gè)半橋子模 塊、N-K個(gè)單箝位子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成;包括由6N個(gè)輔助開關(guān)(6K個(gè)機(jī)械開關(guān)， 6N-6K個(gè)IGBT模塊），6N+11個(gè)鉗位二極管，8個(gè)輔助電容，4個(gè)輔助IGBT模塊組成的自均壓輔 助回路。
[0017] 半橋/單箝位混聯(lián)MMC模型中，A相上下橋臂，單箝位子模塊中，二極管連接子模塊 電容正極，IGBT模塊連接子模塊電容負(fù)極。A相上橋臂的第1個(gè)子模塊，其子模塊電容O au-J 負(fù)極向下與A相上橋臂的第2個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與 直流母線正極相連接；A相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子模塊電容 C-au-_i負(fù)極向下與A相上橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中 點(diǎn)向上與A相上橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊電容CitH負(fù)極相連接;A相上橋臂的第K個(gè)半橋子模 塊，其子模塊電容C- au-j(負(fù)極向下與A相上橋臂的第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第K-I個(gè)子模塊電容Cm 1負(fù)極相連接;A相上橋臂 的第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-I，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相上 橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與第A相上橋臂第j-1個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相上橋臂第N個(gè)子模塊，其子模塊二極管與 IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器Lo與A相下橋臂的第1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連 接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第N-I個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相 連接;A相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子模塊電容C- ai-_i負(fù)極向下與A 相下橋臂第i+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂第i-Ι個(gè) 子模塊電容C_ai-_i-i負(fù)極相連接;A相下橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C- ai j(負(fù)極向下與 第A相下橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋 臂第K-I個(gè)子模塊電容C- ai-_K-i負(fù)極相連接;A相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~ N-I，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相 連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂第j-Ι個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相 連接;A相下橋臂第N個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接，其子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂的第N-I個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接。B 相上下橋臂，單箝位子模塊中，IGBT模塊連接子模塊電容正極，二極管連接子模塊電容負(fù) 極，上橋臂的第1個(gè)子模塊，其子模塊電容C-bu-j正極向上與直流母線正極相連接，其子模塊 IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂的第2個(gè)子模塊電容C-bu-_2正極相連接;B相上橋臂的第i個(gè) 子模塊，其中i的取值為2~K-I，其子模塊電容C_bu-_i正極向上與B相上橋臂的第i-Ι個(gè)子模 塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂的第i +1個(gè)子模塊電容 C-bu-_1+1正極相連接;B相上橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C-bu-j(正極向上與B相上橋臂 的第K-I個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂第K+1個(gè) 子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相上橋臂的第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~ N-I，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第j-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相 連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相 連接;B相上橋臂第N個(gè)子模塊，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第N-I 個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器Lo與B相下 橋臂的第1個(gè)子模塊電容C-bi-_i正極相連接;B相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~ K-I，其子模塊電容C-bi_i正極向上與B相下橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊電容C- bl-_1+1正極相連接;B相下橋臂 的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C-bij(正極向上與B相下橋臂第K-I個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相 連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相 連接;B相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-I，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié) 點(diǎn)向上與B相下橋臂第j-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B 相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相下橋臂第N個(gè)子模塊，其子模 塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相下橋臂第N-I個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模 塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接。C相上下橋臂子模塊的連接方式與A相一致。
[0018]自均壓輔助回路中，輔助電容C1與輔助電容C2通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容C 2正 極連接輔助IGBT模塊T1，輔助電容C1負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;輔助電容C 3與 輔助電容C4通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容C3負(fù)極連接輔助IGBT模塊T 2,輔助電容C4正極連 接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極;輔助電容(：5與輔助電容C 6通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容 C5正極連接輔助IGBT模塊T3，輔助電容C6負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;輔助電容 C7與輔助電容C8通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容C8負(fù)極連接輔助IGBT模塊Τ4,輔助電容C 7正 極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極。鉗位二極管，通過輔助開關(guān)Kau_12連接A相上橋臂中第 1個(gè)子模塊電容C-au-_i與輔助電容Cl正極;通過輔助開關(guān)K au_i2、Kau_(i+1) 2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的正極，其中i的取值為1~K-1;通過輔助 開關(guān)K au_K2、TauJ(+l連接A相上橋臂中第K個(gè)子模塊電容C-au-J(與第K+1個(gè)子模塊電容C- au_K+l正 極;通過輔助開關(guān)1'311」、1'￡111」+ 1連接4相上橋臂中第」個(gè)子模塊電容(]-￡111-」與第」+ 1個(gè)子模塊電 容C-au-」+1的正極，其中j的取值為K+1~N-I;通過輔助開關(guān)T au_N、Kai_12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-_l正極;通過輔助開關(guān)Kal_ _i2、Kal-(i+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-I ;通過輔助開關(guān)Kal_K2、Tal_K+l連接A相下橋臂中第K個(gè)子模塊電容Oal-J(與第K+1 個(gè)子模塊電容C-al-_K+l正極;通過輔助開關(guān)1' 31」、1'￡11」+ 1連接八相下橋臂中第」個(gè)子模塊電容 C-ai」與第j+Ι個(gè)子模塊電容C-ai-」+1的正極，其中j的取值為K+1~N-1;通過輔助開關(guān)T ai_^ 接A相下橋臂中第N個(gè)子模塊電容C-al_N與輔助電容C 3正極。鉗位二極管，通過輔助開關(guān)Kbu_12 連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容C-bu-」與輔助電容C2、輔助電容(：5負(fù)極;通過輔助開關(guān) Kbu_i2、Kbu_(i+1)2連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容C- bu-_i與第i+1個(gè)子模塊電容c-bu-_i+1. 極，其中i的取值為1~K-I;通過輔助開關(guān)KbuJi2、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;通過輔助開關(guān)T bu」、Tbu」+1連接B相上橋臂中第j 個(gè)子模塊電容C_bu-」與第j+1個(gè)子模塊電容C-bu-」+1負(fù)極，其中j的取值為K+1~N-1;通過輔 助開關(guān)Tbu_N、Kbl_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Obij負(fù)極;通過輔助開關(guān)&1」2、1(1 )1_(1+1)2連接13相下橋臂中第;[個(gè)子模塊電容01)1-_：1與第1+ 1個(gè)子模塊電容C_bi-_i+i負(fù)極，其中i的取值為1~K-I;通過輔助開關(guān)Kbi_K2、Tbi_K+i連接B相下 橋臂中第K個(gè)子模塊電容CiiJ(與第K+1個(gè)子模塊電容C_bi-_K+i負(fù)極；通過輔助開關(guān)Tbi」、 Tbi」+i連接B相下橋臂中第j個(gè)子模塊電容C-bi-j與第j+1個(gè)子模塊電容C_bi」+i負(fù)極，其中j的 取值為K+1~N-1;通過輔助開關(guān)T bi_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 C4、輔助電容C7負(fù)極。輔助電容C6正極經(jīng)輔助開關(guān)Κ?_12、鉗位二極管連接C相上橋臂第一個(gè)子 模塊電容C c0正極;輔助電容C8正極經(jīng)輔助開關(guān)Tcl_N、鉗位二極管連接C相下橋臂第N個(gè)子模 塊電容Ccl_N正極。
[0019] 正常情況下，自均壓輔助回路中6N個(gè)輔助開關(guān)Kau_i2、Kal_i2、Kbu_i2、Kbl_i2、Kcu_i2、 Kci_i2、Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、T cu」、Tel」常閉，其中i的取值為1~K，j的取值為K+1~N，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T1斷開，子模塊電容Cu與輔助 電容CMI過鉗位二極管并聯(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通過鉗位二極管并聯(lián);A相下橋臂第一個(gè)子模塊 電容C- aij旁路時(shí)，子模塊電容C_ai-_^過鉗位二極管、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-ai-_i與子模塊電容(:-^^通過鉗位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊T2閉合時(shí)，輔助電容C 3通過 鉗位二極管與子模塊電容C-al_N并聯(lián)。
[0020] 正常情況下，自均壓輔助回路中6N個(gè)輔助開關(guān)Kau_i2、Kal_i2、Kbu_i2、Kbl_i2、Kcu_i2、 Kcdj2、Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、T?」、Ted」常閉，其中i的取值為1~K，j的取值為K+1~N，輔助 IGBT模塊T1閉合時(shí)，輔助電容C2與子模塊電容C-bu-j通過鉗位二極管并聯(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-I，子模塊電容C-bu-_i與子模塊電容C-bu-_i+i 通過鉗位二極管并聯(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通過鉗 位二極管、兩個(gè)橋臂電抗器Lo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-I，子模塊電容C-bi-_i與子模塊電容C_bi_i+i通過鉗位二極管并 聯(lián);B相下橋臂第N個(gè)子模塊電容C_bl_N旁路時(shí)，子模塊電容C_bl-_N與輔助電容C_4通過鉗位二 極管并聯(lián)。上述輔助IGBT模塊T 1的觸發(fā)信號與A相上橋臂第一個(gè)子模塊的觸發(fā)信號一致;輔 助IGBT模塊T2的觸發(fā)信號與B相下橋臂第N個(gè)子模塊的觸發(fā)信號一致。
[0021] 在直交流能量轉(zhuǎn)換的過程中，各個(gè)子模塊交替投入、旁路，輔助IGBT模塊ThT2交替 閉合、關(guān)斷，A、B相上下橋臂間電容電壓在鉗位二極管的作用下，滿足下列約束：
[00^?
[0023]輔助電容&、(：2電壓之間，輔助電容C3、C4電壓之間存在不等式約束條件：
[0024]
[0025] 由此可知，在半橋/單箝位混聯(lián)MMC在完成直交流能量轉(zhuǎn)換的動(dòng)態(tài)過程中，滿足下 面的約束條件：
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]由上述具體說明可知，該半橋/單箝位混聯(lián)MMC拓?fù)渚邆渥幽K電容電壓自均衡能 力。
[0030]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí) 施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得 的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于不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)?，其特征在于?包括由A、B、C三相構(gòu)成的半橋/單箝位混聯(lián)MMC模型，A、B、C三相每個(gè)橋臂分別由K個(gè)半橋子 模塊、N-K個(gè)單箝位子模塊及1個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成;包括由6N個(gè)輔助開關(guān)(6K個(gè)機(jī)械開 關(guān)，6N-6K個(gè)IGBT模塊），6N+11個(gè)鉗位二極管，8個(gè)輔助電容&、C 2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，4個(gè)輔助 IGBT模塊Τ!、T2、T3、T4構(gòu)成的自均壓輔助回路。2. 根據(jù)權(quán)利1所述的基于不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:Α相上下橋臂，單箝位子模塊中，二極管連接子模塊電容正極，IGBT模塊連 接子模塊電容負(fù)極;A相上橋臂的第1個(gè)子模塊，其子模塊電容C-u負(fù)極向下與A相上橋臂 的第2個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與直流母線正極相連接； A相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-1，其子模塊電容C-au-_i負(fù)極向下與A相上橋 臂的第i+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相上橋臂的第i-1個(gè)子模塊電容C- au-_i-i負(fù)極相連接;A相上橋臂的第K個(gè)半橋子模塊，其子模塊電容C-au-j(負(fù) 極向下與A相上橋臂的第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與 A相上橋臂的第K-1個(gè)子模塊電容C-m-jw負(fù)極相連接;A相上橋臂的第j個(gè)子模塊，其中j的 取值為K+2~N-1，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相上橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT 模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與第A相上橋臂第j-1個(gè)子模塊二極管與IGBT 模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相上橋臂第N個(gè)子模塊，其子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下經(jīng)兩 個(gè)橋臂電抗器Lo與A相下橋臂的第1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn) 向上與A相上橋臂的第N-1個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相下橋臂的第i個(gè)子 模塊，其中i的取值為2~K-1，其子模塊電容C- ai-_i負(fù)極向下與A相下橋臂第i + Ι個(gè)子模塊 IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂第i-Ι個(gè)子模塊電容C-u-i負(fù)極 相連接;A相下橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C- al_K負(fù)極向下與第A相下橋臂第K+1個(gè)子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與A相下橋臂第K-1個(gè)子模塊電容 C-ai-_K-i負(fù)極相連接;A相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-1，其子模塊二極管與 IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與A相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊 中點(diǎn)向上與A相下橋臂第j-Ι個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;A相下橋臂第N個(gè)子 模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)向下與直流母線負(fù)極相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向上與 A相下橋臂的第N-1個(gè)子模塊二極管與IGBT模塊聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相上下橋臂，單箝位子模塊 中，IGBT模塊連接子模塊電容正極，二極管連接子模塊電容負(fù)極，上橋臂的第1個(gè)子模塊，其 子模塊電容C- bu-j正極向上與直流母線正極相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋 臂的第2個(gè)子模塊電容C-bu-_ 2正極相連接;B相上橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~Κ-?， 其子模塊電容 C_bu-_i 正極向上與 B 相上橋臂的第 i-Ι 個(gè)子模塊 IGBT 模塊中點(diǎn)相連接 ，其子 模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂的第i+Ι個(gè)子模塊電容C-bu-_i+i正極相連接;B相上橋臂 的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C- bu-_K正極向上與B相上橋臂的第K-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn) 相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相上橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn) 相連接;B相上橋臂的第j個(gè)子模塊，其中j的取值為K+2~N-1，其子模塊IGBT模塊與二極管 聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第j-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下 與B相上橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相上橋臂第N個(gè)子模塊，其 子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相上橋臂第N-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其 子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下經(jīng)兩個(gè)橋臂電抗器Lo與B相下橋臂的第1個(gè)子模塊電容C-bi-_i正極 相連接;B相下橋臂的第i個(gè)子模塊，其中i的取值為2~K-1，其子模塊電容C-bi_i正極向上與B 相下橋臂的第i-Ι個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂 的第i+Ι個(gè)子模塊電容C_bi-_i+i正極相連接;B相下橋臂的第K個(gè)子模塊，其子模塊電容C-bi_K 正極向上與B相下橋臂第K-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與 B相下橋臂第K+1個(gè)子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相下橋臂第j個(gè)子模塊，其中j 的取值為K+2~N-1，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B相下橋臂第j-1個(gè)子模塊 IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與B相下橋臂第j+Ι個(gè)子模塊IGBT模塊與 二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)相連接;B相下橋臂第N個(gè)子模塊，其子模塊IGBT模塊與二極管聯(lián)結(jié)點(diǎn)向上與B 相下橋臂第N-1個(gè)子模塊IGBT模塊中點(diǎn)相連接，其子模塊IGBT模塊中點(diǎn)向下與直流母線負(fù) 極相連接;C相上下橋臂子模塊的連接方式可以與A相一致，也可以與B相一致；由于單箝位 子模塊的存在，半橋子模塊上下輸出線之間不必要配置晶閘管;故A、B、C相上下橋臂子模塊 的上下輸出線之間并聯(lián)有機(jī)械開關(guān)Kau_il、Kal_il、Kbu_il、Kbl_il、Kc;u_il、Kc;l_il、Kau」、Kal」、Kbu」、 Kbi」、Kcu」、Kci」，其中i的取值為1~K，j的取值為K+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所述的基于不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：自均壓輔助回路中，輔助電容&與輔助電容C2通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電 容&正極連接輔助IGBT模塊T!，輔助電容&負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;輔助電 容C 3與輔助電容C4通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容C3負(fù)極連接輔助IGBT模塊T2,輔助電容C4 正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極;輔助電容(： 5與輔助電容C6通過鉗位二極管并聯(lián)，輔 助電容C5正極連接輔助IGBT模塊Τ 3,輔助電容C6負(fù)極連接鉗位二極管并入直流母線正極;輔 助電容C7與輔助電容C 8通過鉗位二極管并聯(lián)，輔助電容C8負(fù)極連接輔助IGBT模塊T4,輔助電 容C7正極連接鉗位二極管并入直流母線負(fù)極;鉗位二極管，通過輔助開關(guān)K au_12連接A相上橋 臂中第1個(gè)子模塊電容C-au-_i與輔助電容Ci正極;通過輔助開關(guān)K au_i2、Kau_a+m連接A相上橋 臂中第i個(gè)子模塊電容C-au-_i與第i+1個(gè)子模塊電容C- au-_i+1的正極，其中i的取值為1~K-1; 通過輔助開關(guān)Kau_ K2、Tau_K+1連接A相上橋臂中第K個(gè)子模塊電容C-au-_ K與第K+1個(gè)子模塊電容 C-au_K+l正極;通過輔助開關(guān)1'311」、1311」+ 1連接4相上橋臂中第」個(gè)子模塊電容(]-￡111-」與第」+ 1個(gè) 子模塊電容C-au-」+1的正極，其中j的取值為K+1~N-1;通過輔助開關(guān)T au_N、Kai_12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;通過輔助開關(guān)Kai_i2、 Kal_a + 1)2連接A相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-al-_i與第i + 1個(gè)子模塊電容C-al-_i + l的正極，其 中i的取值為1~K-1;通過輔助開關(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-_K 與第K+1個(gè)子模塊電容C-al-_K+l正極;通過輔助開關(guān)1'31」、1'￡11」+ 1連接厶相下橋臂中第]_個(gè)子模 塊電容C-al_j與第j+Ι個(gè)子模塊電容C-ai-」 +1的正極，其中j的取值為K+1~N-ι;通過輔助開關(guān) Tal_N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C 3正極;鉗位二極管，通過輔助開 關(guān)Kbu_12連接B相上橋臂中第1個(gè)子模塊電容C-bu-_l與輔助電容C2負(fù)極;通過輔助開關(guān)Kbu_i2、 Kbu_(i+1)2連接B相上橋臂中第i個(gè)子模塊電容C-bu-_i與第i+1個(gè)子模塊電容c- bu-_i+1負(fù)極，其中 i的取值為1~K-ι;通過輔助開關(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+i負(fù)極;通過輔助開關(guān)Tbu_j、Tbu」+i連接B相上橋臂中第j個(gè)子模塊 電容C- bu-」與第j + Ι個(gè)子模塊電容C-bu-」+1負(fù)極，其中j的取值為K+1~N-1;通過輔助開關(guān) Tbu_N、Kbi_i2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-bi_i 負(fù)極;通過輔助開關(guān)Kbi_i2、Kbi_a+m連接B相下橋臂中第i個(gè)子模塊電容C_bi-_i與第i+1個(gè)子 模塊電容C- bi-_i+1負(fù)極，其中i的取值為1~K-1;通過輔助開關(guān)Kbi_K2、Tbi_ K+1連接B相下橋臂中 第K個(gè)子模塊電容C-bij(與第K+1個(gè)子模塊電容C_bi-_K+i負(fù)極;通過輔助開關(guān)1'1 )1」、1'1)1」+1連接13 相下橋臂中第j個(gè)子模塊電容C_bi-」與第j+Ι個(gè)子模塊電容C_bi」+i負(fù)極，其中j的取值為K+1 ~N-1;通過輔助開關(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C4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C 6正極經(jīng)輔助開關(guān)Κ?_12、鉗位二極管連接C相上橋臂第一個(gè)子模塊電容 Cc〇正極，輔助電容(：5負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)Kbu_12、鉗位二極管連接Β相上橋臂第一個(gè)子模塊電容 Cb〇負(fù)極，輔助電容C8正極經(jīng)輔助開關(guān)Tcl_N、鉗位二極管連接C相下橋臂第N個(gè)子模塊電容 Ccl_N的正極，輔助電容C7負(fù)極經(jīng)輔助開關(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(： 5負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)Κ?_12、鉗位二極管連接C相上橋臂第一個(gè) 子模塊電容Cc〇負(fù)極，輔助電容C 6正極經(jīng)輔助開關(guān)1〇2、鉗位二極管連接Α相上橋臂第一個(gè) 子模塊電容Ca〇正極，輔助電容C 7負(fù)極經(jīng)輔助開關(guān)Tca_N、鉗位二極管連接C相下橋臂第N個(gè)子 模塊電容Cca_N負(fù)極，輔助電容C 8正極經(jīng)輔助開關(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正極;上述A、B、C三相中 6N個(gè)輔助開關(guān)Kau_i2、Kal_i2、Kbu_i2、Kbl_i2、Kcu_i2、Kcl_i2、 Tau」、Tai」、Tbu」、Tbi」、Tcu」、Ted」，其中i的取值為1~K，j的取值為K+1~N，6N+11個(gè)鉗位二極 管，8個(gè)輔助電容&、C 2、C3、C4、C5、C6、C7、C8及4個(gè)輔助IGBT模塊Τ!、T 2、T3、T4，共同構(gòu)成自均壓 輔助回路。4.根據(jù)權(quán)利1所述的基于不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6Ν個(gè)輔助開關(guān)Kau_i2、Kai_ i2、Kbu_i2、Kbi_i2、 Kcu_i2、Kci_i2、Tau」、T ai」、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)輔助開關(guān)T au」、Tai」、Tbu」、Tbi」、Tcu」、Tea」斷開，其中j的取值為K+1~ 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，子模 塊電容C- au-_i與輔助電容(^通過鉗位二極管并聯(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通過鉗位二極管并聯(lián);輔助IGBT模塊T2閉合時(shí)， 輔助電容c 3通過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C2 與子模塊電容C-bu-j通過鉗位二極管并聯(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-4通過鉗位二極管并聯(lián);其中輔助IGBT模塊h 的觸發(fā)信號與A相上橋臂第一個(gè)子模塊的觸發(fā)信號一致;輔助IGBT模塊T2的觸發(fā)信號與B相 下橋臂第Ν個(gè)子模塊的觸發(fā)信號一致;在直交流能量轉(zhuǎn)換的過程中，各個(gè)子模塊交替投入、 旁路，輔助IGBT模塊。、^交替閉合、關(guān)斷，A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 Uc3;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，UC2 < Uc-bu_l < Uc-bu_2··· < Uc-bu_N < Uc-bl_l < Uc-bl_2··· < Uc-bl_N < UC4;依靠著輔助電容Cl、C2電壓之間，輔助電容C3、C4電壓 之間的兩個(gè)不等式約束，說1<1^ 2，1^32說4 4』相上下橋臂中4~個(gè)子模塊電容，(^」、(^1」、 Cbu_i、Cbi_i，其中i取值為1~N，以及輔助電容Ci、C2、C3、C4，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，則通過輔助電 容C5、C6、C7、C 8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似;若 拓?fù)渲蠧相的構(gòu)成形式與B相一致，則通過輔助電容C 5、C6、C7、Cs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，依靠輔助電容間的不等式 約束，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所述的基于不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:基于不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;間接利用該實(shí)用新型拓?fù)浼八枷氲钠渌麘?yīng)用場合在權(quán)利范圍內(nèi)。
【文檔編號】H02M7/49GK205657607SQ201620068899
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年1月25日 公開號201620068899.5, CN 201620068899, CN 205657607 U, CN 205657607U, CN-U-205657607, CN201620068899, CN201620068899.5, CN205657607 U, CN205657607U
【發(fā)明人】趙成勇, 許建中, 劉航
【申請人】華北電力大學(xué)