一种具有直流故障限流能力的MMC换流器拓扑改进结构的制作方法

一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构
技术领域
1.本实用新型涉及能源路由器相关技术领域，具体是一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构。


背景技术：

2.模块化多电平换流器具备更好的扩展性能，虽然传统的半桥子模块(halfbridge sub-module，hb-sm)型mmc也并不具备隔离直流故障的能力，但是可以通过对换流器拓扑的改进以及与控制策略的配合实现直流故障的清除。
3.利用换流器自身实现故障隔离往往需要从mmc子模块拓扑入手，因此对于已经存在的基于h-mmc的直流系统而言，这种方法要求对mmc进行彻底的更换，就经济性与工程实际而言是不可行的。因此在基于mmc的直流系统中，也可以考虑利用直流断路器来实现故障的切除。对于利用直流断路器切除故障而言，其所面临的主要问题和基于两电平vsc的直流系统一样：就目前技术而言，尚不存在能够快速切除较大直流故障电流的直流断路器。同样，这个问题可以通过采取一定的限流措施来解决。基于此，本申请提出在换流器中增加限流模块实现对故障电流的限制。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构，包括：mmc换流器桥臂和限流模块，所述mmc换流器桥臂由多个mmc子模块组成，所述限流模块分别连接在各mmc换流器桥臂上，限流模块包括开关t和限流电阻rlimiter，所述限流电阻rlimiter连接在并联于开关t的两端。
7.作为本实用新型进一步的方案：所述mmc子模块由控制电路和功率电路组成，其中控制电路包含地址电路、电压采集电路、led显示模块、电源模块、rs485通信模块以及mcu组成，所述功率电路由电压输入电路、全控性全桥电路、电压输出电路以及驱动电源电路组成，所述全控性全桥电路为由四组6n137光耦隔离芯片组成的桥电路。
8.作为本实用新型进一步的方案：所述控制电路以stm32f103rct6芯片为mcu。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该mmc改进结构在直流故障发生以后，通过快速投入限流电阻使系统交流侧、换流器内部桥臂以及直流侧的故障电流被限制到了一个很低的水平，大大降低了故障电流对系统的不利影响，因此直流断路器就可以在较低的故障电流水平对其进行切除。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构示意图。
11.图2为本实用新型中mmc子模块的结构示意图。
12.图3为本实用新型中功率电路原理图。
13.图4为本实用新型中桥臂电流的流通路径示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.请参阅图1，本实用新型实施例中，一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构，包括：mmc换流器桥臂和限流模块，所述mmc换流器桥臂由多个mmc子模块组成，所述限流模块分别连接在各mmc换流器桥臂上，限流模块包括开关t和限流电阻rlimiter，所述限流电阻rlimiter连接在并联于开关t的两端。
16.如图2，所述mmc子模块由控制电路和功率电路组成，其中控制电路包含地址电路、电压采集电路、led显示模块、电源模块、rs485通信模块以及mcu组成，该控制电路以stm32f103rct6芯片为mcu，其余地址电路、电压采集电路等与现有技术中mmc控制电路相同，此处不再赘述。
17.如图3，所述功率电路由电压输入电路、全控性全桥电路、电压输出电路以及驱动电源电路组成，所述全控性全桥电路为由四组6n137光耦隔离芯片组成的桥电路，其余电压输入、输出电路、驱动电源电路等与现有技术中mmc控制电路相同，此处不再赘述。
18.正常运行时，限流模块内的开关t一直处于导通状态。此时桥臂电流的流通路径如图4所示。限流电阻rlimiter一直处于被旁路状态，因此不会使系统的正常运行产生额外的功率损耗。而当系统发生直流故障时，一旦检测到故障，就立即关断t，此时故障电流在mmc桥臂中的流通路径如图4所示。限流电阻rlimiter被投入到故障电流流通路径中，因此故障电流就能够得到有效的限制。该mmc改进结构在直流故障发生以后，通过快速投入限流电阻使系统交流侧、换流器内部桥臂以及直流侧的故障电流被限制到了一个很低的水平，大大降低了故障电流对系统的不利影响。因此直流断路器就可以在较低的故障电流水平对其进行切除。而且由于故障过电流对系统的危害已经得到消除，所以也不再要求直流断路器快速动作(不加限流措施时，故障过流长期存在，因此要求直流断路器能够在几毫秒之内动作)。
19.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
20.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。


技术特征：
1.一种具有直流故障限流能力的mmc换流器拓扑改进结构，包括：mmc换流器桥臂和限流模块，所述mmc换流器桥臂由多个mmc子模块组成，其特征在于：所述限流模块分别连接在各mmc换流器桥臂上，限流模块包括开关t和限流电阻rlimiter，所述限流电阻rlimiter连接在并联于开关t的两端；所述mmc子模块由控制电路和功率电路组成，其中控制电路包含地址电路、电压采集电路、led显示模块、电源模块、rs485通信模块以及mcu组成，所述功率电路由电压输入电路、全控性全桥电路、电压输出电路以及驱动电源电路组成，所述全控性全桥电路为由四组6n137光耦隔离芯片组成的桥电路；所述控制电路以stm32f103rct6芯片为mcu。

技术总结
本实用新型公开了一种具有直流故障限流能力的MMC换流器拓扑改进结构，包括：MMC换流器桥臂和限流模块，所述MMC换流器桥臂由多个MMC子模块组成，所述限流模块分别连接在各MMC换流器桥臂上，限流模块包括开关T和限流电阻Rlimiter，所述限流电阻Rlimiter连接在并联于开关T的两端。本实用新型在直流故障发生以后，通过快速投入限流电阻使系统交流侧、换流器内部桥臂以及直流侧的故障电流被限制到了一个很低的水平，大大降低了故障电流对系统的不利影响，因此直流断路器就可以在较低的故障电流水平对其进行切除。水平对其进行切除。水平对其进行切除。


技术研发人员：李稳良
受保护的技术使用者：费莱（浙江）科技有限公司
技术研发日：2022.09.24
技术公布日：2023/7/17