一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法及装置，其中方法包括：通过确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，该关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过晶闸管反向恢复电流模型，根据关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；以换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定换流阀总损耗最小时对应的最优化参数取值。本发明专利技术从全局的角度综合考虑晶闸管和阻容参数间的匹配关系，实现换流阀反向过冲电压和损耗最优化的换流阀多参数全局优化方法，提高了关键元器件可靠性，保证了换流阀的安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法及装置
本专利技术涉及电力电子中的直流输电换流阀电气设计领域，具体涉及一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法及装置。
技术介绍
我国地域辽阔，发电能源和用电负荷的分布极不均衡，这一客观现实决定了我国电力跨区域大规模流动的必然性。特高压直流输电是当前唯一可实现将万兆瓦级电能高效率输送至两千公里以外的先进输电技术。随着直流输电容量的提升，增加核心设备换流阀的电气应力和热应力，给换流阀的设计和运行带来新的挑战。当阀换相关断时，电路拓扑发生突变，电路中电感、电容元件内的储能将重新分配，形成电磁暂态过程。由于换流变漏感的存在，漏感电流不能突变，会在阀的两端产生很高的电压。为了防止该电压应力，一般在晶闸管两端并联一阻容回路。该回路中电阻主要其阻尼振荡作用，且选取较大电容值能够有效抑制换相过冲电压，而电容值的增大势必会加大阀的损耗。目前，高压直流输电换流阀额定直流电流水平不断提高，而通流水平的提升将意味着晶闸管损耗的增加，为了有效遏制换流器损耗水平，换流阀晶闸管设计过程中会适当延长其载流子寿命，从而降低通态压降来达到目的。但是载流子寿命的延长即意味着反向恢复能力的减弱、反向恢复电流和电荷水平的升高，将显著增强反向恢复过冲，以及晶闸管关断引起的损耗。因此，有必要对该电气参数进行优化计算。国内外关于换流阀电气参数优化设计，只针对阻容参数进行了优化选择而未从全局的角度综合考虑晶闸管和阻容参数间的匹配关系。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法及装置，解决了大容量换流阀耐压能力弱、及损耗高的问题，最终实现了换流阀电气应力和热应力的最优化，提高了关键元器件可靠性，保证了换流阀的安全可靠运行，以满足日益大输电容量的使用需求。为了实现上述目的，本专利技术提供一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，包括如下步骤：确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，所述关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；以所述换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定所述换流阀总损耗最小时对应的最优化参数。优选地，所述通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压，包括：根据所述关键影响参数中的换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容确定换流阀总损耗；根据所述关键影响参数中的反向恢复电荷、阻尼电容和阻尼电阻确定过冲电压。优选地，所述根据所述关键影响参数中的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容确定换流阀总损耗，包括：根据所述通态压降计算换流阀的晶闸管通态损耗；根据所述反向恢复电荷计算换流阀的晶闸管关断损耗；根据所述阻尼电容计算换流阀的阻容回路损耗；计算所述晶闸管通态损耗、晶闸管关断损耗及阻容回路损耗之和，得到所述换流阀总损耗。优选地，根据晶闸管通态损耗的公式建立所述晶闸管通态损耗的计算模型；将所述通态压降代入所述晶闸管通态损耗的计算模型得到所述晶闸管通态损耗。优选地，根据晶闸管关断损耗的计算公式确定所述晶闸管关断损耗的计算模型；将所述反向恢复电荷代入所述晶闸管关断损耗的计算模型得到所述晶闸管关断损耗。优选地，根据阻容回路损耗的计算公式确定所述阻容回路损耗的计算模型；将所述阻尼电容代入所述阻容回路损耗的计算模型得到所述阻容回路损耗。优选地，通过以下公式确定所述晶闸管反向恢复电流模型中的反向恢复电流Irr：其中，Irrm反向恢复电流峰值；k电流过零时刻斜率；sech()表示双曲正割函数；ta电流上升峰值时间；tb电流衰减时间；τa、τb’为时间常数,△t为时间间隔；t1为偏差时间。为了实现上述目的，本专利技术还提供的一种换流阀晶闸管及阻容参数优化装置，包括：关键影响参数确定模块，用于确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，所述关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；晶闸管反向恢复电流模型建立模块：用于利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；最优化关键参数确定模块，用于以所述换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定所述换流阀总损耗最小时对应的最优化参数。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如上述的换流阀晶闸管及阻容参数优化方法。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种换流阀晶闸管及阻容参数优化设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述的换流阀晶闸管及阻容参数优化方法。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，通过确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，该关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过晶闸管反向恢复电流模型，根据关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；以换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定换流阀总损耗最小时对应的最优化参数取值。本专利技术从全局的角度综合考虑晶闸管和阻容参数间的匹配关系，实现换流阀反向过冲电压和损耗最优化的换流阀多参数全局优化方法，提高了关键元器件可靠性，保证了换流阀的安全可靠运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中换流阀晶闸管及阻容参数优化方法的一个具体示例的流程图；图2为本专利技术实施例1中建立的仿真电路模型示意图；图3为本专利技术实施例1中换流阀的组成示意图；图4为本专利技术实施例1中不同通态压降下阻容参数取值示意图；图5为本专利技术实施例1中不同通态压降与总损耗的关系曲线示意图；图6为本专利技术实施例2中换流阀晶闸管及阻容参数优化装置的具体示例的原理框图；图7为本专利技术实施例4中换流阀晶闸管及阻容参数优化设备的一个具体示例的原理框图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本专利技术实施例提供一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤S1：确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻。实际应用中，换流阀由多个元部件组成，在运行中每个部件都会产生损耗，其中晶闸管损耗和阻容回路损耗占总损耗的比重较大，达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，所述关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；以所述换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定所述换流阀总损耗最小时对应的最优化参数。

【技术特征摘要】
1.一种换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：确定换流阀损耗和过冲电压关键影响参数，所述关键影响参数包括：换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容及阻尼电阻；利用双曲正割函数模型建立晶闸管反向恢复电流模型，通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压；以所述换流阀过冲电压不超过预设电压阈值为边界条件，确定所述换流阀总损耗最小时对应的最优化参数。2.根据权利要求1所述的换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，所述通过所述晶闸管反向恢复电流模型，根据所述关键影响参数计算晶闸管关断损耗和过冲电压，包括：根据所述关键影响参数中的换流阀的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容确定换流阀总损耗；根据所述关键影响参数中的反向恢复电荷、阻尼电容和阻尼电阻确定过冲电压。3.根据权利要求2所述的换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，所述根据所述关键影响参数中的通态压降、反向恢复电荷、阻尼电容确定换流阀总损耗，包括：根据所述通态压降计算换流阀的晶闸管通态损耗；根据所述反向恢复电荷计算换流阀的晶闸管关断损耗；根据所述阻尼电容计算换流阀的阻容回路损耗；计算所述晶闸管通态损耗、晶闸管关断损耗及阻容回路损耗之和，得到所述换流阀总损耗。4.根据权利要求3所述换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，根据晶闸管通态损耗的公式建立所述晶闸管通态损耗的计算模型；将所述通态压降代入所述晶闸管通态损耗的计算模型得到所述晶闸管通态损耗。5.根据权利要求3所述换流阀晶闸管及阻容参数优化方法，其特征在于，根据晶闸管关断损耗的计算公式确定所述晶闸管关断损耗的计算模型；将所述反向恢复电荷代入所述晶闸管关断损耗的计算模型得到所述晶闸管关断...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，盛财旺，查鲲鹏，周建辉，张娟娟，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11