一种带故障指示的MMC换流阀设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带故障指示的MMC换流阀设备，MMC换流阀设备包括6个桥臂，每个桥臂包括串接的n个子模块和一个桥臂电感L，每个子模块包括两个IGBT器件、两个续流二极管和一个储能电容构成的半桥结构，该半桥结构的输入端通过一个交流继电器KM连接分压电阻R1、R2组成的分压电路，分压电阻R2两端并联发光二极管LED。子模块正常工作时，交流继电器的主触头闭合，辅助触头断开，发光二极管为闪烁状态，子模块故障时，交流继电器的主触头断开，辅助触头闭合，发光二极管为长灭状态。本实用新型专利技术根据发光二极管的工作状态可以直观、快速准确地鉴别出故障子模块，利于及时维护；电路结构简单，成本低廉。

A MMC converter valve equipment with fault indication

The utility model discloses a with fault indication MMC converter valve device, MMC converter valve device includes 6 bridges, each bridge arm includes a series of N sub module and a bridge arm inductance L, each sub module includes two IGBT devices, two diodes and a storage can a capacitive half bridge structure, the bridge structure of the input through an AC relay KM connected resistor divider R1 and R2 divider circuit, a divider resistor R2 is connected in parallel with the light emitting diode LED. When the sub module is working normally, the main contacts of the AC relay are closed, the auxiliary contacts are disconnected, and the LED is in a blinking state. When the sub module fails, the main contacts of the AC relay are disconnected, the auxiliary contacts are closed, and the LED is a long dead state. The utility model can visually and accurately identify the fast light emitting diode Shoji module according to the working state, conducive to the timely maintenance; the circuit structure is simple, low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种带故障指示的MMC换流阀设备
本技术专利属于高压大功率电力电子
，特别涉及一种带故障指示的MMC换流阀设备。
技术介绍
模块化多电平换流阀(MMC)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。因而，MMC换流阀的可靠性能是电网安全可靠供电的至关重要的因素。为提高MMC运行的可靠性，通常有以下几种方法：第一种是增加MMC换流阀的冗余子模块个数。理论上随着冗余的子模块个数增多，MMC换流阀的可靠性随之增大，但所需器件增多，成本也会增加，实际中只适用于小规模换流。第二种是配备故障测量装置，常见的包括电气测量、红外图像分析。电气测量法中又包括基于I-V曲线的方法、基于测量接地电容的方法、基于测量反馈信号的方法；这三种方法的鉴别思路相同，都是用实际测量值与预估值相比较，虽然和第一种方法相比可以减少成本，但这三种方法都不能快速准确的鉴别出故障模块。基于红外图像的分析方法是利用红外摄像机将光伏组件拍摄下来，然后利用计算机进行红外图像分析来鉴别故障模块，所依据的原理是故障组件处的温度与非故障组件处的温度存在差异并体现在红外图像上。其不足是必须配备高分辨率的红外摄像头，增加了系统成本，而且图像容易受外界环境干扰，导致故障的鉴别出现误差。因此，有必要设计一种能快速准确地鉴别出MMC换流阀中故障模块、且成本低的MMC换流阀设备。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种带故障指示的MMC换流阀设备，该设备可以通过每个子模块上LED发光二极管的状态来判断该子模块的运行状态，从而快速准确地鉴别出MMC换流阀中的故障模块，利于故障子模块的及时维护，提高电网供电的可靠性。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种带故障指示的MMC换流阀设备，该设备包括6个桥臂，每个桥臂由n个子模块(SM)和一个桥臂电感L串联组成，每个子模块包括一个IGBT器件T1、IGBT器件T2、续流二极管D1、续流二极管D2、储能电容C、交流继电器KM、分压电阻R1、分压电阻R2和发光二极管LED；每个子模块中，续流二极管D1的正极接IGBT器件T1的发射极，续流二极管D1的负极接IGBT器件T1的集电极；续流二极管D2的正极接IGBT器件T2的发射极，续流二极管D2的负极接IGBT器件T2的集电极；IGBT器件T1的发射极与IGBT器件T2的集电极相连，储能电容C的正极与IGBT器件T1的集电极相连，储能电容C的负极与IGBT器件T2的发射极相连；交流继电器KM主触头的一端经交流继电器KM内部线圈接IGBT器件T1的发射极，交流继电器KM主触头的另一端构成子模块的正极；交流继电器KM的辅助触头一端与子模块的正极相连，交流继电器KM的辅助触头的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，并构成子模块的负极；分压电阻R1的一端与子模块的正极相连；分压电阻R1的另一端与分压电阻R2相连，同时还与发光二极管LED的正极相连；分压电阻R2的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，同时还与发光二极管LED的负极相连；子模块正常工作时，交流继电器KM的主触头闭合，辅助触头断开，发光二极管为闪烁状态，子模块故障时，交流继电器KM的主触头断开，辅助触头闭合，发光二极管为长灭状态。根据发光二极管的工作状态可以很直观的判断出故障子模块并及时进行维护。子模块的额定电压Uc为1kV，储能电容C的额定电压为1kV，分压电阻R1为200k欧，分压电阻R2为1k欧，发光二极管LED的型号为DQ-8。有益效果：本专利技术电路结构简单，成本低廉，能快速准确鉴别出大型光伏电场中的故障组件，利于光伏电场的维护。本技术的优点是：1)采用发光二极管LED指示故障组件，能快速准确的鉴别出MMC换流阀的故障模块，很好的解决了故障定位的问题；2)不需要建立复杂的数学模型，也不需要繁琐的理论分析，避免了建立复杂数学模型的弊端；3)使用的功率器件少，电路结构简单，成本低廉，具有非常好的经济性能。附图说明图1新型MMC换流阀电路结构图。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。图1新型MMC换流阀电路结构图。该设备包括6个桥臂，每个桥臂由n个子模块(SM)和一个桥臂电感L串联组成；每相上桥臂的n个子模块SMp1～SMpn和L依次串联，即SMp1的正极与直流侧正极相连，处于中间的SMpi的正极与SMp(i-1)的负极相连，SMpi的负极与SMp(i+1)的正极相连，i＝2，3，…，n-1，SMpn的负极与L一端相连，L另一端引出相线；下桥臂L、SMn1～SMnn依次串联，即L一端引出相线，L另一端与SMn1的正极相连，处于中间的SMni的正极与SMn(i-1)的负极相连，SMni的负极与SMn(i+1)的正极相连，i＝2，3，…，n-1，SMnn的负极与直流侧负极相连。每个子模块由IGBT器件T1、IGBT器件T2、续流二极管D1、续流二极管D2、储能电容C、交流继电器KM、分压电阻R1、分压电阻R2和发光二极管LED组成。每个子模块中，续流二极管D1的正极接IGBT器件T1的发射极，续流二极管D1的负极接IGBT器件T1的集电极；续流二极管D2的正极接IGBT器件T2的发射极，续流二极管D2的负极接IGBT器件T2的集电极；IGBT器件T1的发射极与IGBT器件T2的集电极相连，储能电容C的正极与IGBT器件T1的集电极相连，储能电容C的负极与IGBT器件T2的发射极相连；交流继电器KM主触头的一端经交流继电器KM内部线圈接IGBT器件T1的发射极，交流继电器KM主触头的另一端构成子模块的正极；交流继电器KM的辅助触头一端与子模块的正极相连，交流继电器KM的辅助触头的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，并构成子模块的负极；分压电阻R1的一端与子模块的正极相连；分压电阻R1的另一端与分压电阻R2相连，同时还与发光二极管LED的正极相连；分压电阻R2的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，同时还与发光二极管LED的负极相连；子模块正常工作时，交流继电器的主触头闭合，辅助触头断开，发光二极管为闪烁状态，子模块故障时，交流继电器的主触头断开，辅助触头闭合，发光二极管为长灭状态。根据发光二极管的工作状态可以很直观的判断出故障子模块并及时进行维护。因此，观察发光二极管LED的状态，当发光二极管闪烁时，判定与其相连的子模块正常运行；当发光二极管长灭时，判定该子模块发生故障。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带故障指示的MMC换流阀设备，所述的MMC换流阀设备包括6个桥臂，每个桥臂由n个子模块和一个桥臂电感L串联组成，其特征在于，每个子模块包括一个IGBT器件T1、IGBT器件T2、续流二极管D1、续流二极管D2、储能电容C、交流继电器KM、分压电阻R1、分压电阻R2和发光二极管LED；每个子模块中，续流二极管D1的正极接IGBT器件T1的发射极，续流二极管D1的负极接IGBT器件T1的集电极；续流二极管D2的正极接IGBT器件T2的发射极，续流二极管D2的负极接IGBT器件T2的集电极；IGBT器件T1的发射极与IGBT器件T2的集电极相连；储能电容C的正极与IGBT器件T1的集电极相连，储能电容C的负极与IGBT器件T2的发射极相连；交流继电器KM主触头的一端经交流继电器KM内部线圈接IGBT器件T1的发射极，交流继电器KM主触头的另一端构成子模块的正极；交流继电器KM的辅助触头一端与子模块的正极相连，交流继电器KM的辅助触头的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，并构成子模块的负极；分压电阻R1的一端与子模块的正极相连；分压电阻R1的另一端与分压电阻R2相连，同时还与发光二极管LED的正极相连；分压电阻R2的另一端与IGBT器件T2的发射极相连，同时还与发光二极管LED的负极相连；子模块正常工作时，该子模块中的交流继电器KM的主触头处于常闭状态，辅助触头处于常开状态，发光二极管闪烁；子模块故障时，该子模块中的交流继电器KM内部线圈掉电，主触头断开，辅助触头闭合，发光二极管熄灭；根据发光二极管的状态可以判断出发生故障的子模块。...

【技术特征摘要】
1.一种带故障指示的MMC换流阀设备，所述的MMC换流阀设备包括6个桥臂，每个桥臂由n个子模块和一个桥臂电感L串联组成，其特征在于，每个子模块包括一个IGBT器件T1、IGBT器件T2、续流二极管D1、续流二极管D2、储能电容C、交流继电器KM、分压电阻R1、分压电阻R2和发光二极管LED；每个子模块中，续流二极管D1的正极接IGBT器件T1的发射极，续流二极管D1的负极接IGBT器件T1的集电极；续流二极管D2的正极接IGBT器件T2的发射极，续流二极管D2的负极接IGBT器件T2的集电极；IGBT器件T1的发射极与IGBT器件T2的集电极相连；储能电容C的正极与IGBT器件T1的集电极相连，储能电容C的负极与IGBT器件T2的发射极相连；交流继电器KM主触头的一端经交流继电器KM内部线圈接IGBT器件T1的发射极，交流继电器KM主触头的另一端构成子模块的正极；交流继电器KM的辅助触头一端与子模块的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，李文君，荣飞，饶宏，周保荣，黄守道，
申请(专利权)人：湖南大学，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43