一种带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路，属于电气自动化设备领域。
【背景技术】
[0002]模块化多电平电压源变流器在实现架空线直流输电时，需解决直流侧短路的保护问题。目前常用的方法有:1)模块化多电平功率模块(MMC功率模块)桥臂下管反并联可控硅，利用该可控硅来承受大的短路电流，并等待交流侧开关跳闸；2)采用钳位双子模块(CDSM)中的保护IGBT来实现直流短路电流的快速关断。CDSM的缺点是:1)保护IGBT及相应的钳位二极管电压电流容量与主功率器件相同，成本高；2)保护IGBT及其续流二极管轮换工作在导通状态，由于其正向压降大，导通损耗大。因此，需要一种成本较低且运行损耗较小的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路，以克服现有技术之不足，使用成本较低的可控硅器件来实现直流短路电流的清除，降低变流器整体成本并降低运行损耗。
[0004]本发明提出的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路，包括第一直流电容器C1、第二直流电容器C2、第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4、第五半导体开关S5、第一保护可控硅S6、第二保护可控硅S7、第三保护可控硅S8、第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4、第五续流二极管D5、第六续流二极管D6、阻容吸收电路CS/RS、均压电阻RJ、第一充电二极管D9、第二充电二极管D10、第一限流电阻RL1及第二限流电阻RL2;
[0005]所述的第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4和第五半导体开关S5的集电极分别与所述的第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4和第五续流二极管D5的阴极相连接，所述的第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4和第五半导体开关S5的发射极分别与所述的第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4和第五续流二极管D5的阳极相连接;所述的第一保护可控硅S6的阳极与所述的第六续流二极管D6的阴极相连接;所述的第一保护可控硅S6的阴极与所述的第六续流二极管D6的阳极相连接，所述的第一半导体开关S1的发射极与第二半导体开关S2的集电极相连接后作为带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的正极端，所述的第三半导体开关S3的发射极与所述的第四半导体开关S4的集电极相连接后作为带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的负极端;所述的第一直流电容器C1的正极端与所述的第一半导体开关S1的集电极相连接，第一直流电容器C1的负极端同时与第二半导体开关S2的发射极、第五半导体开关S5的发射极以及第一保护可控硅S6的阴极相连接;所述的第二直流电容器C2的正极端与第三半导体开关S3的集电极、第五半导体开关S5的集电极以及第一保护可控硅S6的阳极相连接，第二直流电容器C2的负极端与第四半导体开关S4的发射极相连接;所述的阻容吸收电路CS/RS和所述的均压电阻RJ分别并联于第五半导体开关S5的集电极和发射极，所述的第一充电二极管D9的阳极连接到第一限流电阻RL1的一端，第一限流电阻RL1的另一端连接到第五半导体开关S5的集电极，第一充电二极管D9的阴极连接到第一半导体开关S1的集电极;所述的第二充电二极管D10的阴极连接到所述的第五半导体开关S5的发射极，第二充电二极管D10的阳极连接到第二限流电阻RL2的一端，所述的第二限流电阻RL2的另一端连接到所述的第四半导体开关S4的发射极;所述的第二保护可控硅S7的阴极与所述的第二半导体开关S2的集电极相连接，第二保护可控硅S7的阳极与第二半导体开关S2的发射极相连接;所述的第三保护可控硅S8的阴极与所述的第三半导体开关S3的集电极相连接，第三保护可控硅S8的阳极与第三半导体开关S3的发射极相连接。
[0006]本发明提出的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路，其优点是:使用成本较低的可控硅器件来实现直流短路电流的清除，降低变流器整体成本并降低运行损耗。基于本发明的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路可以应用于柔性直流输电(VSC-HVDC)、静止同步补偿器(STATC0M)，等等。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0008]本发明提出的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路，包括第一直流电容器C1、第二直流电容器C2、第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4、第五半导体开关S5、第一保护可控硅S6、第二保护可控硅S7、第三保护可控硅S8、第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4、第五续流二极管D5、第六续流二极管D6、阻容吸收电路CS/RS、均压电阻RJ、第一充电二极管D9、第二充电二极管D10、第一限流电阻RL1及第二限流电阻RL2;
[0009]所述的第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4和第五半导体开关S5的集电极分别与所述的第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4和第五续流二极管D5的阴极相连接，所述的第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3、第四半导体开关S4和第五半导体开关S5的发射极分别与所述的第一续流二极管D1、第二续流二极管D2、第三续流二极管D3、第四续流二极管D4和第五续流二极管D5的阳极相连接;所述的第一保护可控硅S6的阳极与所述的第六续流二极管D6的阴极相连接;所述的第一保护可控硅S6的阴极与所述的第六续流二极管D6的阳极相连接，所述的第一半导体开关S1的发射极与第二半导体开关S2的集电极相连接后作为带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的正极端，所述的第三半导体开关S3的发射极与所述的第四半导体开关S4的集电极相连接后作为带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的负极端;所述的第一直流电容器C1的正极端与所述的第一半导体开关S1的集电极相连接，第一直流电容器C1的负极端同时与第二半导体开关S2的发射极、第五半导体开关S5的发射极以及第一保护可控硅S6的阴极相连接;所述的第二直流电容器C2的正极端与第三半导体开关S3的集电极、第五半导体开关S5的集电极以及第一保护可控硅S6的阳极相连接，第二直流电容器C2的负极端与第四半导体开关S4的发射极相连接;所述的阻容吸收电路CS/RS和所述的均压电阻RJ分别并联于第五半导体开关S5的集电极和发射极，所述的第一充电二极管D9的阳极连接到第一限流电阻RL1的一端，第一限流电阻RL1的另一端连接到第五半导体开关S5的集电极，第一充电二极管D9的阴极连接到第一半导体开关S1的集电极;所述的第二充电二极管D10的阴极连接到所述的第五半导体开关S5的发射极，第二充电二极管D10的阳极连接到第二限流电阻RL2的一端，所述的第二限流电阻RL2的另一端连接到所述的第四半导体开关S4的发射极;所述的第二保护可控硅S7的阴极与所述的第二半导体开关S2的集电极相连接，第二保护可控硅S7的阳极与第二半导体开关S2的发射极相连接;所述的第三保护可控硅S8的阴极与所述的第三半导体开关S3的集电极相连接，第三保护可控硅S8的阳极与第三半导体开关S3的发射极相连接。
[0010]图1所示为本发明提出的带直流故障清除的模块化多电平变流模块电路的电路原理图。图1中，变流模块电路包括第一