一种子模块拓扑的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种模块化换流器子模块拓扑。
【背景技术】
[0002]利用换流器自身控制实现直流侧故障的自清除，无需机械设备动作，故系统恢复很快，寻找具有直流故障穿越能力的新型换流器是目前学术界和工业界的研宄热点。2010年ALSTOM公司在国际大电网会议上提出了多种结合传统两电平换流器和MMC结构特点的混合式换流器，其中桥臂交替导通多电平换流器和混合级联多电平换流器均具有直流故障穿越能力。但是采用全桥子单元使其子单元数量较多，且全控型半导体器件使用数量较多。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种子模块拓扑。
[0004]本发明子模块拓扑包括第一电容组和第二电容组，以及第一全控型半导体器件，第二全控型半导体器件，第三全控型半导体器件，第四全控型半导体器件，第五全控型半导体器件，第六全控型半导体器件，第七全控型半导体器件，以及第八全控型半导体器件。
[0005]其中第一全控型半导体器件、第二全控型半导体器件和第一电容组组成第一半桥子单元。第一全控型半导体器件的集电极与第一电容组的正极连接，连接点作为第一半桥子单元的第一引出端子；第一全控型半导体器件的发射极与第二全控型器件的集电极连接，连接点作为第一半桥子单元的第二引出端子。第二全控型器件的发射极与第一电容组的负极连接，连接点作为第一半桥子单元的第三引出端子。
[0006]第四全控型半导体器件、第五全控型半导体器件和第二电容组组成第二半桥子单元。第四全控型半导体器件的集电极与第二电容组的正极连接，连接点作为第二半桥子单元的第一引出端子；第四全控型半导体器件的发射极与第五全控型半导体器件的集电极连接，连接点作为第二半桥子单元的第二引出端子；第五全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接，连接点作为第二半桥子单元的第三引出端子。
[0007]第六全控型半导体器件的发射极与第二半桥子单元的第三引出端子连接，第六全控型半导体器件的集电极与第一半桥子单元的第一引出端子连接。第三全控型半导体器件的发射极与第一半桥子单元的第三引出端子连接。第三全控型半导体器件的集电极与第二半桥子单元的第一引出端子连接。
[0008]第一半桥子单元的第二引出端子与第七全控型半导体器件的发射极连接，第七全控型半导体器件的集电极作为子模块拓扑的第一引出端子。
[0009]第二半桥子单元的第二引出端子与第八全控型半导体器件的集电极连接，第八全控型半导体器件的发射极作为子模块拓扑的第二引出端子。
[0010]子模块拓扑的第一引出端子与子模块拓扑的第二引出端子的电压差为子模块的输出电压。
[0011]当需要子模块的输出电压等于第一电容组正极与负极的电压差和第二电容组正极与负极电压差之和时，第七全控型半导体器件、第一全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第五全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0012]当需要子模块的输出电压等于第一电容组正极与负极的电压差时，第七全控型半导体器件、第一全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第四全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0013]当需要子模块的输出电压等于第二电容组正极与负极的电压差时，第七全控型半导体器件、第二全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第五全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0014]当需要子模块的输出电压等于零时，第七全控型半导体器件、第二全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第四全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0015]当需要子模块的输出电压等于第一电容组负极与正极的电压差时，第七全控型半导体器件、第二全控型半导体器件、第六全控型半导体器件、第五全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0016]当需要子模块的输出电压等于第二电容组负极与正极的电压差时，第七全控型半导体器件、第一全控型半导体器件、第六全控型半导体器件、第四全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0017]当需要子模块的输出电压等于第一电容组负极与正极的电压差与第二电容组负极与正极的电压差之和时，第七全控型半导体器件、第二全控型半导体器件、第六全控型半导体器件、第四全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0018]当需要子模块的输出电压等于零时，对本发明子模块还有另外一种控制方式:第七全控型半导体器件、第一全控型半导体器件、第六全控型半导体器件、第五全控型半导体器件、第八全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0019]在有故障电流流过子模块时，将所有全控型半导体器件关断，使电流无论从子模块第一引出端子流入还是从第二引出端子流入均只能从电容组的正极流入，负极流出，所有电容组均可以接入故障电流通路中起到阻断故障电流的作用。
[0020]所述的第一全控型半导体器件，第二全控型半导体器件，第三全控型半导体器件，第四全控型半导体器件，第五全控型半导体器件，第六全控型半导体器件，第七全控型半导体器件，以及第八全控型半导体器件可以由多个全控型半导体器件串并联组成，也可以由单个全控型半导体器件组成，所述的第一电容组和第二电容组由多个电容串并联组成，也可以由单个电容组成，电容两端均可以并联电阻。
[0021]所述的第七全控型半导体器件，第八全控型半导体器件可以由导线代替。即第一半桥子单元的第二引出端子作为所述的子模块的第一引出端子，第二半桥子单元的第二引出端子作为所述的子模块的第二引出端子。采用这种结构实现方式时，对本发明子模块的控制方式如下:
[0022]当需要子模块的输出电压等于第一电容组正极与负极的电压差和第二电容组正极与负极电压差之和时，第一全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第五全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0023]当需要子模块的输出电压等于第一电容组正极与负极的电压差时，第一全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第四全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0024]当需要子模块的输出电压等于第二电容组正极与负极的电压差时，第二全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第五全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0025]当需要子模块的输出电压等于零时，第二全控型半导体器件、第三全控型半导体器件、第四全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0026]当需要子模块的输出电压等于第一电容组负极与正极的电压差时，第二全控型半导体器件、第六全控型半导体器件、第五全控型半导体器件导通，其他全控型半导体器件关断。
[0027]当需要子模块的输出电压等于第二电容组负极与正极的电压差时，第一全控型半导体器件、第