Convertisseur hybride à trois niveaux et modulaire à plusieurs niveaux, doté d'une fonction de blocage des défauts en courant continu et permettant de réduire les pertes dans les semi-conducteurs

Cet article propose un convertisseur hybride à trois niveaux (H3LC) doté de sous-modules en pont complet (FBSM) montés en cascade du côté courant alternatif pour le transport de courant continu haute tension (HVDC). Le convertisseur à trois niveaux fonctionne à la fréquence fondamentale de commutation afin de moduler les tensions de sortie en onde carrée. Les sorties CA du convertisseur à trois niveaux sont connectées à des FBSM montés en cascade, qui transforment les tensions en onde carrée en tensions sinusoïdales multiniveaux au point de couplage commun. Grâce à l’injection d’une tension harmonique du troisième ordre, la tension de la chaîne côté CA peut être limitée à un quart de la tension côté CC, ce qui réduit le nombre de FBSM et les pertes associées au niveau des semi-conducteurs. Le H3LC est capable de bloquer un défaut pôle à pôle en courant continu à l’aide des FBSM côté courant alternatif et des branches de protection proposées, chacune d’entre elles étant constituée d’une branche de transport de courant de charge à faibles pertes et d’un disjoncteur principal. Des études de simulation démontrent l’efficacité du convertisseur proposé pour le contrôle indépendant de la puissance active et réactive ainsi que pour le blocage des défauts pôle à pôle en courant continu. Par rapport à d’autres topologies de convertisseurs HVDC de pointe dotées d’une capacité de blocage des défauts en courant continu, à savoir le convertisseur modulaire multiniveau à demi-pont et pont complet et le convertisseur hybride à deux niveaux avec FBSM en cascade côté courant alternatif, le H3LC proposé offre des pertes dans les semi-conducteurs réduites grâce à la commutation à la fréquence fondamentale du convertisseur à trois niveaux et au nombre réduit de sous-modules.