一种新型柔性直流输电换流器的功率子模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种新型柔性直流输电换流器的功率子模块。
【背景技术】
[0002]柔性直流输电技术先进，未来必将取代常规直流，成为直流输电技术主要的发展方向。目前柔性直流主要采用半桥子模块结构的模块化多电平换流器拓扑结构(MMC)，但是其最大的技术缺陷就是无法抑制直流故障电流，导致其无法使用架空线作为输电线路，只能采用直流电缆作为输电介质。直流电缆造价昂贵，而且目前制造高压大容量直流电缆的技术难度还比较大。模块化多电平换流器的子模块拓扑主要包括半桥子模块和全桥子模块，其拓扑电路如图1和图2所示。
[0003]半桥子模块拓扑结构简单，所使用的全控型电力电子器件最少，成本最低，但是其不具备抑制直流故障电流的能力；全桥子模块具备抑制直流故障电流的能力，但是使用的全控型电力电子器件很多，成本最高。因此，需要提供一种兼顾抑制直流故障电流能力与较低成本的新型柔性直流输电换流器功率子模块拓扑，可以在架空线直流线路发生接地故障时，抑制直流故障电流。
【发明内容】
[0004]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种新型柔性直流输电换流器的功率子模块。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]所述功率子模块包括第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元和第四全控型半导体器件单元，以及第一二极管和第二二极管；
[0007]所述第二全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阳极连接，集电极与第二二极管的阴极连接；
[0008]所述第一全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阴极连接，集电极与第四全控型半导体器件单元的集电极连接；
[0009]所述第三全控型半导体器件单元的集电极与第二二极管的阳极连接，发射极与第四全控型半导体器件单元的发射极连接。
[0010]优选的，所述功率子模块还包括第一电容组和第二电容组；
[0011]所述第一电容组的一端与所述第一全控型半导体器件单元的集电极连接，另一端与第一二极管的阳极连接；
[0012]所述第二电容组的一端与所述第三全控型半导体器件单元的发射极连接，另一端与第二二极管的阴极连接；
[0013]优选的，所述第一电容组和第二电容组的两端均并联有电阻；
[0014]优选的，所述功率子模块还包括第一引出端子和第二引出端子；所述第一引出端子和第二引出端子之间的电压差为该功率模块的输出电压；
[0015]所述第一引出端子设置在所述第一全控型半导体器件单元的发射极与第一二极管的阴极之间；
[0016]所述第二引出端子设置在所述第三全控型半导体器件单元的集电极与第二二极管的阳极之间；
[0017]优选的，所述功率子模块的工作模式包括正常运行模式和故障运行模式；
[0018]当功率子模块工作在正常运行模式时，功率子模块的输出电压的输出模式包括:
[0019]模式一:导通第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元和第三全控型半导体器件单元，则所述输出电压为所述第一电容组的两端电压，以及第二电容组的两端电压的和；
[0020]模式二:导通第一全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元和第四全控型半导体器件单元，则所述输出电压为零；
[0021]当功率子模块工作在故障运行模式时，关断第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元和第四全控型半导体器件单元，则故障电流通过第一电容组或者第二电容组消耗；
[0022]优选的，所述第一全控型半导体器件单元、第二全控型半导体器件单元、第三全控型半导体器件单元和第四全控型半导体器件单元均由至少两个全控型半导体器件支路并联组成，所述全控型半导体器件支路由至少两个全控型半导体器件串联组成；
[0023]所述第一电容组和第二电容组均由至少两个电容支路并联组成，所述电容支路由至少两个电容器串联组成；
[0024]本发明还提供了一种采用上述新型柔性直流输电换流器的功率子模块构成的柔性直流输电换流站桥臂，所述柔性直流输电换流站桥臂由m个模块化多电平换流器子单元和η个半桥型子单元级联组成，m至少为l，n至少为0 ;
[0025]所述模块化多电平换流器子单元为由所述功率子模块按照模块化多电平换流器结构组成的功率模块；
[0026]所述半桥型子单元为由所述功率子模块按照半桥型结构组成的功率模块。
[0027]与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是:
[0028]本发明提供的一种新型柔性直流输电换流器的功率子模块，成本低、操作简单，能够在架空线直流线路发生故障时，有效抑制直流故障电流。
【附图说明】
[0029]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0030]图1:半桥型功率模块的拓扑图；
[0031]图2:全桥型功率模块的拓扑图；
[0032]图3:本发明实施例中新型柔性直流输电换流器的功率子模块的拓扑图。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0034]本发明提供的一种新型柔性直流输电换流器的功率子模块的实施例如图3所示，具体为:
[0035]本实施例中该功率子模块包括第一全控型半导体器件单元T1、第二全控型半导体器件单元T2、第三全控型半导体器件单元T3和第四全控型半导体器件单元T4，第一二极管D1和第二二极管D2，以及第一电容组C1和第二电容组C2。其中，
[0036]①:第二全控型半导体器件单元T2的发射极与第一二极管D1的阳极连接，集电极与第二二极管D2的阴极连接；
[0037]②:第一全控型半导体器件单元T1的发射极与第一二极管D1的阴极连接，集电极与第四全控型半导体器件单元T4的集电极连接；
[0038]③:第三全控型半导体器件单元T3的集电极与第二二极管D2的阳极连接，发射极与第四全控型半导体器件单元T4的发射极连接；
[0039]④:第一电容组C1的一端与第一全控型半导体器件单元T1的集电极连接，另一端与第一二极管D1的阳极连接，第一电容组C1的两端均并联有电阻。
[0040]⑤:第二电容组C2的一端与第三全控型半导体器件单元T3的发射极连接，另一端与第二二极管D2的阴极连接，第二电容组C2的两端均并联有电阻。
[0041]本实施例中第一全控型半导体器件单元T1、第二全