一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法，系统包括数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元；所述数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元依次单向连接。本发明专利技术提供一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法，使得晶闸管在几伏的正向低压下可靠的开通对二极管进行分流保护，同时通过桥臂电流的正反向判断，又可避免晶闸管在承受反向高压时持续对门极触发，使得门极发热、漏电流增大，随着结温的升高而导致晶闸管短路失效的现象发生，确保换流器在需要开通晶闸管保护IGBT时有效可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统柔性直流输电
，具体涉及一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法。
技术介绍
随着半控型大功率晶闸管在高压直流输电领域的成功应用，晶闸管在承受正向高压时的门极触发控制技术已趋于成熟。但随着柔性直流模块化多电平技术的发展和工程实践，要求在承受几伏正向低电压下，模块化结构中的保护晶闸管在换流器短路故障和过流故障中能够迅速触发开通，对H半桥下管IGBT二极管进行快速的分流，确保IGBT模块的安全。模块化多电平换流器(MMC，ModularMultilevelConverter)是一种新型的电压变换电路，它通过将多个子模块级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少、模块化程度高等特点，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。然而传统的光触发晶闸管(LTT，LightTriggerThyristor)换流阀触发方式由于门极触发波次少、触发能量小，使得保护晶闸管无法在低正向电压下可靠开通。
技术实现思路
为了解决当前柔性直流输电领域用于保护模块化结构中H半桥下管IGBT模块中二极管的晶闸管触发控制的问题，本专利技术提供一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法，使得晶闸管在几伏的正向低压下可靠的开通对二极管进行分流保护，同时通过桥臂电流的正反向判断，又可避免晶闸管在承受反向高压时持续对门极触发，使得门极发热、漏电流增大，随着结温的升高而导致晶闸管短路失效的现象发生，确保换流器在需要开通晶闸管保护IGBT时有效可靠。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，所述系统包括数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元；所述数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元依次单向连接。所述数字控制单元用于对上层检测控制单元中阀基控制器下发的晶闸管触发命令进行解码，并将对称互反脉冲信号输出给所述互反信号校对单元，所述互反信号校对单元用于滤除干扰引起的脉冲变化，防止晶闸管的误触发产生；所述脉冲变压器单元用于提升触发脉冲的能量，保证晶闸管可靠开通。所述阀基控制器与数字控制单元采用曼侧斯特编码方式进行通信。所述数字控制单元包括可编程逻辑门阵列和第一外围辅助电路；所述可编程逻辑门阵列解码阀基控制器下发的晶闸管触发命令，并对其进行解码，之后晶闸管状态控制位与时钟信号通过与门逻辑以及非门逻辑的作用，在第一外围辅助电路的配合下产生对称互反脉冲信号。所述互反信号校对单元包括与非逻辑电路和第二外围辅助电路；所述与非逻辑电路与可编程逻辑门阵列输出的对称互反脉冲信号采用电信号连接，在第二外围辅助电路的配合下，与非逻辑电路对接收到的对称互反脉冲信号进行校验并滤除干扰，强化晶闸管的控制脉冲。所述脉冲变压器单元包括功率脉冲变压器和第三辅助电路；所述互反信号校与第三辅助电路中三极管的基极相连，晶闸管触发信号低电平有效后，三极管导通，功率脉冲变压器的原边电压感应在副边，生成相应的高电平脉冲信号，用于触发晶闸管门极，进而使其导通。本专利技术还提供一种采用MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统对晶闸管门极进行触发控制的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：判断MMC阀子模块的桥臂电流是否过流，若过流则判断晶闸管触发命令下发与否；步骤2：数字控制单元的可编程逻辑门阵列对阀基控制器下发的晶闸管触发命令进行解码，并将对称互反脉冲信号输出给互反信号校对单元；步骤3互反信号校对单元中的与非逻辑电路对对称互反脉冲信号进行实时校验对比，滤除干扰引起的脉冲变化，使得晶闸管触发命令更加准确可靠；步骤4：脉冲变压器单元中的功率脉冲变压器对有效的脉冲信号进行功率提升，之后输出高电平脉冲信号给晶闸管，使其可靠导通。所述步骤1中，阀基控制器通过MMC阀子模块桥臂上的光电流传感器实时监测MMC阀子模块的桥臂电流和MMC阀子模块的桥臂电流变化率，若MMC阀子模块的桥臂电流或MMC阀子模块的桥臂电流变化率持续增大，则判断为MMC阀子模块的桥臂电流过流，此时通过检测MMC阀子模块的桥臂电流的方向判断晶闸管触发命令下发与否，若MMC阀子模块的桥臂电流方向为反向，表明阀基控制器下发晶闸管触发命令给数字控制单元；若MMC阀子模块的桥臂电流方向由过零点趋于正向，则表明阀基控制器暂停下发晶闸管触发命令给数字控制单元。所述步骤2中，当MMC阀子模块的桥臂电流为反向时，数字控制单元的可编程逻辑门阵列则对阀基控制器下发的晶闸管触发命令进行解码，并使得晶闸管状态控制位与时钟信号在与门逻辑以及非门逻辑的作用下，产生一对脉宽为20us的对称互反脉冲信号。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统和方法，在MMC阀出现短路故障需要晶闸管快速开通分流保护H半桥下管IGBT的二极管时，能够有效的在正向低压下可靠快速的触发晶闸管开通分流，提高晶闸管的开通率，提升换流阀子模块单元的可靠性，增加的电流正反向判断机制，更确保了晶闸管本身的安全性。附图说明图1是本专利技术实施例中MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统结构图；图2是本专利技术实施例中数字控制单元输出的时长为1s的正向脉冲信号示意图；图3是本专利技术实施例中MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1，本专利技术提供一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，所述系统包括数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元；所述数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元依次单向连接。所述数字控制单元用于对上层检测控制单元中阀基控制器(VBC)下发的晶闸管触发命令进行解码，并将对称互反脉冲信号输出给所述互反信号校对单元，所述互反信号校对单元用于滤除干扰引起的脉冲变化，防止晶闸管的误触发产生；所述脉冲变压器单元用于提升触发脉冲的能量，保证晶闸管可靠开通。所述阀基控制器与数字控制单元采用曼侧斯特编码方式进行通信。所述数字控制单元包括可编程逻辑门阵列和第一外围辅助电路；所述可编程逻辑门阵列解码阀基控制器下发的晶闸管触发命令，并对其进行解码，之后晶闸管状态控制位与时钟信号通过与门逻辑以及非门逻辑的作用，在第一外围辅助电路的配合下产生对称互反脉冲信号。所述互反信号校对单元包括与非逻辑电路和第二外围辅助电路；所述与非逻辑电路与可编程逻辑门阵列输出的对称互反脉冲信号采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征在于：所述系统包括数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元；所述数字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元依次单向连接。

【技术特征摘要】
1.一种MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征在于：所述系统包括数
字控制单元、互反信号校对单元和脉冲变压器单元；所述数字控制单元、互反信号校对单元
和脉冲变压器单元依次单向连接。
2.根据权利要求1所述的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征在于：
所述数字控制单元用于对上层检测控制单元中阀基控制器下发的晶闸管触发命令进行解码，
并将对称互反脉冲信号输出给所述互反信号校对单元，所述互反信号校对单元用于滤除干扰
引起的脉冲变化，防止晶闸管的误触发产生；所述脉冲变压器单元用于提升触发脉冲的能量，
保证晶闸管可靠开通。
3.根据权利要求2所述的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征在于：
所述阀基控制器与数字控制单元采用曼侧斯特编码方式进行通信。
4.根据权利要求1或2所述的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征
在于：所述数字控制单元包括可编程逻辑门阵列和第一外围辅助电路；
所述可编程逻辑门阵列解码阀基控制器下发的晶闸管触发命令，并对其进行解码，之后
晶闸管状态控制位与时钟信号通过与门逻辑以及非门逻辑的作用，在第一外围辅助电路的配
合下产生对称互反脉冲信号。
5.根据权利要求1或2所述的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征
在于：所述互反信号校对单元包括与非逻辑电路和第二外围辅助电路；
所述与非逻辑电路与可编程逻辑门阵列输出的对称互反脉冲信号采用电信号连接，在第
二外围辅助电路的配合下，与非逻辑电路对接收到的对称互反脉冲信号进行校验并滤除干扰，
强化晶闸管的控制脉冲。
6.根据权利要求1或2所述的MMC阀子模块保护用晶闸管门极触发控制系统，其特征
在于：所述脉冲变压器单元包括功率脉冲变压器和第三辅助电路；
所述互反信号校与第三辅助电路中三极管的基极相连，晶闸管触发信号低电平有效后，
三极管导通，功率脉冲变压器的原边...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯静波，高凯，谢敏华，邓卫华，张艳军，何晓洋，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国网智能电网研究院，中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11