(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211031929.1 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 张涛　王辉　王成　周健　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫伟姣 (51)Int.Cl. H02M 7/483(2007.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑及 其工作方法 (57)摘要 本发明属于MMC子模块技术领域， 提出了一 种用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓 扑及其 工作方法， 包括第一绝缘栅双极晶体管、 与第一 第缘栅双极晶体管连接的第二绝缘栅双极晶体 管、 与二绝缘栅双极晶体管连接的第三二极管以 及与第三二 极管连接的第四绝缘栅双极晶体管； 第一绝缘栅双极晶体管与第四绝缘栅双极晶体 管之间设置有电容； 在已提出的新型子模块拓扑 结构基础上， 将第三绝缘栅双极型晶体管T3去 除， 得到改进型的新型拓扑， 与已提出的新型子 模块拓扑等具备直流短路电流消纳能力的拓扑 相比， 减少了一个功率开 关器件， 降低了成本， 同 时考虑到MMC开关频率较低， 增加的二极管无需 具备快恢复时间， 改进型后新型拓扑耐压水平可 以与已提出的新型子模块拓扑等相同。 权利要求书2页 说明书11页 附图20页 CN 115296555 A 2022.11.04 CN 115296555 A 1.用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 其特征在于， 包括第一绝缘栅双极晶体 管、 与所述第一绝缘栅双极晶体管连接的第二绝缘栅双极晶体管、 与所述二绝缘栅双极晶 体管连接的第三二极管以及与所述第三二极管连接的第四绝缘栅双极晶体管； 所述第一绝 缘栅双极晶体管与所述第四绝 缘栅双极晶体管之间设置有电容； 所述第二绝缘栅双 极晶体管的发射极与 所述第三二极管的阳极连接， 所述第 三二极管 的发射极与所述第四绝 缘栅双极晶体管的集电极连接 。 2.如权利要求1所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 其特征在于， 所述第 一绝缘栅双极晶体管的发射极与所述第二 绝缘栅双极晶体管的集电极连接 。 3.如权利要求1所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 其特征在于， 所述第 一绝缘栅双极晶体管、 所述第二绝缘栅双极晶体管和所述第四绝缘栅双极晶体管上分别反 并联有第一 二极管、 第二 二极管和第四二极管。 4.如权利要求1所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 其特征在于， 所述电 容和所述第一绝缘栅双极晶体管的串联支路上并联有第五二极管， 所述电容和所述第四绝 缘栅双极晶体管的串联支路上并联有第六二极管。 5.如权利要求4所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 其特征在于， 所述第 五二极管的阳极与所述电容的负极连接， 阴极与所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极连 接； 所述第六二极管 的阳极与所述第四绝缘栅双极晶体管 的集电极连接， 阴极与所述电容 的阳极连接 。 6.用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑工作方法， 其特征在于， 采用了如权利要求 1‑5任一项所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑， 包括： 在直流侧双极短路时， 电 流流经路径为第六二极管到电容再到第 五二极管， 向电路提供反压， 同时将短路电流消纳 至电容中。 7.如权利要求6所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑工作方法， 其特征在 于， 如果第一绝缘栅双极晶体管和第四绝缘栅双极晶体管保持接通状态， 第二绝缘栅双极 晶体管保持断开状态， 电流正向时流经第一二极管， 反向时流经第一绝缘栅双极晶体管， 子 模块向所在桥臂提供电容电压， 此时子模块状态为投入状态。 8.如权利要求6所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑工作方法， 其特征在 于， 如果第二绝缘栅双极晶体管和第四绝缘栅双极晶体管保持接通状态， 第一绝缘栅双极 晶体管保持断开状态， 电流正向时流经第二绝缘栅双极晶体管与第三二极管， 反向时流经 第四绝缘栅双极晶体管与第 五二极管， 子模块向所在桥臂提供零电压， 此时子模块状态为 切除状态。 9.如权利要求6所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑工作方法， 其特征在 于， 如果第四绝缘栅双极晶体管保持接通状态， 第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极 晶体管保持断开状态， 电流正向时流经第一二极管与第四二极管， 反向时流经第四绝缘栅 双极晶体管与第 五二极管； 电流正向时子模块向所在桥臂提供电容电压， 反向时提供零电 压， 此时子模块状态为冗余状态。 10.如权利要求6所述的用于直流故障电流阻断的MMC子模块拓扑工作方法， 其特征在 于， 如果第一绝缘栅双极晶体管、 第二绝缘栅双极晶体管和第四绝缘栅双极晶体管均保持 断开状态， 电流正向时流经第一二极管和第四二极管， 反向时流经第六二极管和第 五二极权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115296555 A 2管； 电流正向时子模块向所在桥臂 提供电容电压， 反向时提供负电容电压， 此时子模块状态 为闭锁状态。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115296555 A 3