一种电压源换流器保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种电压源换流器保护电路，在电压源型阀组两端并联旁通晶闸管阀组，旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间至少通过一个连接开关相连，可保护电压源换流器，防止其发生过压、过流，又能在故障消失后重启直流系统。

【技术实现步骤摘要】
一种电压源换流器保护电路
本技术属于柔性直流输电、高压直流输电领域，具体涉及一种电压源换流器保护电路。
技术介绍
基于电压源换流器的直流输电优点为可控性高，可接入无源系统，不需要无功补偿装置；缺点为换流器开关损耗大，当逆变侧交流系统或换流器发生故障时，会对换流器产生较大的电压和电流冲击，严重时甚至损坏换流器。逆变侧采用半桥结构的模块化多电平换流器时，当逆变侧交流系统发生故障时，逆变侧和整流侧直流电压都会抬升，整流侧通过迅速闭锁换流器来防止逆变侧换流器过压和过流。逆变侧采用全桥结构的模块化多电平换流器时，当逆变侧交流系统发生故障时，逆变侧和整流侧直流电压都会抬升，整流侧通过降低电压来防止逆变侧换流器过压和过流。虽然在某些故障工况下，整流侧能通过感知直流电压突然升高或直流电流突然增大来抑制故障电压或电流，但是不能实时获取子模块的电压和电流信息，这是因为整流侧获取逆变侧故障信息存在站间通讯延时，且逆变侧桥臂电流不等同于直流电流。因此，仅依靠迅速调节整流侧很难满足所有故障工况对换流器电压或电流要求。当逆变侧采用基于电网换相的换流器和基于电压源换流器串联的混合换流器时，逆变侧交流系统发生故障时，基于电网换相的换流器会发生换相失败，其两端电压下降为零，相比于上述逆变侧只采用电压源换流器，整流侧甚至不能通过检测直流电压来判断逆变侧电压源换流器发生过压故障，只能依靠站间通讯来获取逆变站故障信息，由于站间通讯存在延时，很容易导致电压源换流器过压和过流。
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种电压源换流器保护电路，防止电压源换流器出现严重过压或过流，保护电压源型阀组可靠运行。为了达成上述目的，本技术采用的技术方案是：一种电压源换流器保护电路，用于保护电压源型阀组，至少包含旁通晶闸管阀组和一个连接开关两个元件，连接方式为在电压源型阀组两端并联旁通晶闸管阀组，旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间至少通过一个连接开关相连。上述方案中：电压源型阀组至少包括一个电压源换流器，或者通过正极和负极公共端通过直流线路连接到远方的电压源换流器。上述远方的电压源换流器与直流线路之间至少通过一个连接开关相连。旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间增加限流电抗。上述电压源型阀组是以下任一种或多种：两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL或堆叠式两电平换流器CTL，其由可关断的全控型功率半导体组成。上述可关断的全控型功率半导体是以下任一种或多种：绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT、可关断晶闸管GTO、电力场效应管PowerMOSFET、电子注入增强栅晶体管IEGT、门极换流晶闸管GCT或碳化硅增强型结型场效应晶体管SiC-JFET。上述方案中：旁通晶闸管阀组只包含一个桥臂，由多个晶闸管串联组成，并包含相应的驱动保护电路；或者所述旁通晶闸管阀组是并联的电网换相换流器的旁通对或通过所述并联的电网换相换流器快速移相实现；可选地，在多个晶闸管串联后的始端或末端串联直流转换开关或者隔离刀闸；可选地，在旁通晶闸管阀组两端并联旁通开关，旁通开关为以下任一种：直流转换开关、隔离刀闸或直流转换开关和隔离刀闸。上述电网换相换流器为六脉动桥式电路或十二脉动桥式电路，其由不可关断的半控型功率半导体组成，一般采用不可关断的晶闸管。上述电网换相换流器快速移相是通过快速调节电网换相换流器的触发角，降低电网换相换流器的电压或增大电网换相换流器的电流。上述方案中：连接开关是电力电子器件构成的直流断路器、或者是直流转换开关、或者是隔离刀闸、或者是只有单向导通能力的二极管或晶闸管、或者是上述任意组合。上述电压源型阀组单独组成一个直流极，或者与其他电压源型阀组串联组成一个直流极，或者与电流源型阀组串联组成一个直流极。本技术的特点：提出一种电压源换流器保护电路，通过投入旁通晶闸管释放直流能量，并为其他运行阀组提供电流通路，防止电压源换流器出现过压或过流。附图说明图1是本技术的一种电压源换流器保护电路结构；图2是两端都是基于电压源换流器的柔性直流输电电路结构；图3是送端是基于电网换相换流器、受端是基于电压源换流器的混合直流输电电路结构；图4是送端是基于电网换相换流器串联、受端是基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流输电电路结构。具体实施方式借助以下附图对本技术的实施例进行描述，其中，相同的组件使用相同的附图标记。图1为本技术提出的一种电压源换流器保护电路，保护电压源型阀组1，至少包含旁通晶闸管阀组2和一个连接开关3两个元件，连接方式为在电压源型阀组1两端并联旁通晶闸管阀组2，旁通晶闸管阀组的阳极X1与电压源型阀组的正极X3之间或旁通晶闸管阀组的阴极X2与电压源型阀组的负极X4之间至少通过一个连接开关3相连。电压源型阀组1至少包括一个电压源换流器，或者通过正极和负极公共端通过直流线路连接到远方的电压源换流器；可选地，旁通晶闸管阀组2的阳极X1与电压源型阀组的正极X3之间或旁通晶闸管阀组的阴极X2与电压源型阀组的负极X4之间增加限流电抗4；可选地，在旁通晶闸管阀组2两端并联直流转换开关5。实施例1：图2示出了两端都是基于电压源换流器的柔性直流输电实施例。整流侧电压源型阀组21将交流系统22的交流电转换为直流电，通过直流线路25送到逆变侧电压源型阀组1，将直流电转换为交流电送给交流系统23。较优地，电压源型阀组1采用半桥结构子模块组成的模块化多电平换流器。当交流系统23发生轻微故障，电压源型阀组1不需要退出时，如单相交流接地故障，对于整流侧采用半桥结构的模块化多电平电压源换流器，检测到过压或过流后，迅速闭锁换流器；对于整流侧采用半桥结构的模块化多电平电压源换流器和直流断路器，检测到过压或过流后，迅速断开直流断路器；对于整流侧采用全桥结构的模块化多电平电压源换流器，检测到过压或过流后，迅速调节电压，降低功率。上述三种方案都是通过整流侧的控制能力即可消除过压或过流。当交流系统23发生严重故障，电压源型阀组1需要退出时，如三相交流短路故障，逆变侧电压源换流器的功率不能正常送出，如果整流侧来不及调节，整流侧电压源换流器继续向逆变侧电压源换流器充电，会导致逆变侧电压源换流器出现严重过压、过流现象。为了避免逆变侧电压源换流器损坏，检测到交流系统发生严重故障或者换流器电压、电流超过阈值，投入旁通晶闸管阀组2，断开旁通晶闸管阀组2与电压源型阀组1之间的连接开关3，控制旁通晶闸管阀组2电流到零关断，故障消失后，合旁通晶闸管阀组2与电压源型阀组1之间的连接开关3，电压源型阀组1接入，整流侧调节电压和电流，重启直流系统。为了保证旁通晶闸管阀组2快速可靠关断，还可以在直流电流较小或零时断开主回路中性线上的开关26，电流过零后再合上开关26。实施例2：图3示出了送端是基于电网换相换流器、受端是基于电压源换流器的混合直流输电实施例。整流侧电流源型阀组31将交流系统32的交流电转换为直流电，通过直流线路35送到逆变侧电压源型阀组1，将直流电转换为交流电送给交流系统33。当交流系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压源换流器保护电路，其特征在于：所述的电压源换流器保护电路用于保护电压源型阀组，至少包含旁通晶闸管阀组和一个连接开关两个元件，连接方式为在电压源型阀组两端并联旁通晶闸管阀组，旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间至少通过一个连接开关相连。

【技术特征摘要】
1.一种电压源换流器保护电路，其特征在于：所述的电压源换流器保护电路用于保护电压源型阀组，至少包含旁通晶闸管阀组和一个连接开关两个元件，连接方式为在电压源型阀组两端并联旁通晶闸管阀组，旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之间或旁通晶闸管阀组的阴极与电压源型阀组的负极之间至少通过一个连接开关相连。2.如权利要求1所述的一种电压源换流器保护电路，其特征在于：所述的电压源型阀组至少包括一个电压源换流器，或者通过正极和负极公共端通过直流线路连接到远方的电压源换流器。3.如权利要求2所述的一种电压源换流器保护电路，其特征在于：所述的远方的电压源换流器与直流线路之间至少通过一个连接开关相连。4.如权利要求2所述的一种电压源换流器保护电路，其特征在于：所述电压源换流器是以下任一种或多种：两电平换流器、二极管箝位型多电平换流器、模块化多电平换流器MMC、混合多电平换流器HMC、两电平级联型换流器CSL或堆叠式两电平换流器CTL，其由可关断的全控型功率半导体组成。5.如权利要求1所述的一种电压源换流器保护电路，其特征在于：旁通晶闸管阀组的阳极与电压源型阀组的正极之...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢东斌，柏传军，李海英，姜田贵，陈松林，王永平，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32