一种高压直流输电混合换流器制造技术

本发明专利技术提供一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由可关断管阀串与晶闸管阀串串联组成，每个可关断管阀串由m个可关断管串联组成，m为大于等于1的正整数，每个晶闸管阀串由k个晶闸管串联组成，k为大于等于1的整数。采用本发明专利技术的高压直流输电混合换流器可减少传统高压直流输电的换相失败风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输电混合换流器
本专利技术属于直流输电领域，尤其涉及一种高压直流输电混合换流器。
技术介绍
高压直流输电技术(HVDC，High-VoltageDirectCurrent)利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。高压直流输电系统的设备包括：换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备等。换流器是高压直流输电的核心设备，是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。换流器实现直流电交流电相互转换，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器)。一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实现交流变直流、流变交流的功能。换相失败是直流输电系统发生概率较高的故障之一。在换流器中，退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程未进行完毕，则在阀电压变成正向时，被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这种情况称为换相失败。换相失败主要原因是交流系统故障使得逆变侧换流母线电压下降，在一定的条件下，有些换相失败可以自动恢复，但是如果发生两次或多次连续换相失败，换流阀就会闭锁，中断直流系统的输电通道，在严重的情况下可能会出现多个逆变站同时发生换相失败，甚至导致电网崩溃。传统高压直流输电中换流器多采用晶闸管可控硅整流管组成三相桥式整流作为基本单元，每个桥臂均由晶闸管阀串组成，由于晶闸管阀串无法主动控制电流关断，换流器具有较大的换流电流和无功支撑，存在换相失败的风险，可靠性有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种能够减少传统高压直流输电的换相失败风险的换流器。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由可关断管阀串组成，每个可关断管阀串由m个可关断管串联组成，m为大于1的正整数，可关断管两两阴阳极连接实现串联，更具体地，前一个可关断管的阳极与后一个可关断管的阴极相连实现串联；其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与直流电压正极连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与三相交流电连接点连接；所述多个桥臂中的第二桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与三相交流电连接点连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与直流电压负极连接。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀串中的可关断管为具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT改进型可关断器件中的一种或多种。在本专利中，为了表达的简便和一致性，将IGBT的集电极描述为阳极，IGBT的发射极描述为阴极描述。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀中的可关断管为不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管串联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连实现串联形成一个可关断管，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的可关断器件的阳极为可关断管的阳极。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀中的可关断管为不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管反并联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连，二极管的阴极与可关断期间的阳极相连实现反并联形成一个可关断管，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的二极管的阳极为可关断管的阳极。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，所述可关断管为选自以下任意两种或两种以上的可关断管的组合：具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT改进型可关断器件；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管串联组合；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管反并联组合。进一步地，本专利技术还提供一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由一个可关断管组成，其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管的阴极与直流电压正极连接，阳极与三相交流电连接点连接，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管的阴极与三相交流电连接点连接，阳极与直流电压负极；其中，可关断管为一个不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与一个二极管串联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连实现串联形成一个可关断管，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的可关断器件的阳极为可关断管的阳极。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，其中，可关断管为一个不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与一个二极管反并联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连，二极管的阴极与可关断期间的阳极相连实现反并联形成一个可关断管，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的二极管的阳极为可关断管的阳极。进一步地，本专利技术还提供一种高压直流输电混合换流器，根据所述的高压直流输电混合换流器，所述每个桥臂还包括与所述可关断管阀串串联的晶闸管阀串，每个晶闸管阀串由k个晶闸管串联组成，k为大于等于1的整数，其中，前一个晶闸管的阳极与后一个晶闸管的阴极相连实现串联；其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中晶闸管阀串的阴极与直流电压正极连接，晶闸管阀串的阳极与可关断管阀串的阴极相连；所述多个桥臂中的第二桥臂中晶闸管阀串的阴极与三相交流电连接点连接，晶闸管阀串的阳极与可关断管阀串的阴极相连。进一步地，本专利技术还提供一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由晶闸管阀串和一个可关断管组成，每个晶闸管阀串由k个晶闸管串联组成，k为大于等于1的整数，其中，前一个晶闸管的阳极与后一个晶闸管的阴极相连实现串联；其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中晶闸管阀串的阴极与直流电压正极连接，晶闸管阀串的阳极与可关断管阀串的阴极相连；所述多个桥臂中的第二桥臂中晶闸管阀串的阴极与三相交流电连接点连接，晶闸管阀串的阳极与可关断管阀串的阴极相连。进一步地，根据所述的高压直流输电混合换流器，其中，所述可关断管为选自以下任意一种的可关断管：具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT改进型可关断器件；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管串联组合；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管反并联组合。本专利技术提供的混合换流器，因为采用了特定可关断管结构的桥臂，以及可关断管阀串与晶闸管阀串串联结构的桥臂，以及特定的连接方式，因而减少传统高压直流输电的换相失败风险。应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由可关断管阀串组成，每个可关断管阀串由m个可关断管串联组成，m为大于1的正整数，其中，前一个可关断管的阳极与后一个可关断管的阴极相连实现串联；其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与直流电压正极连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与三相交流电连接点连接；所述多个桥臂中的第二桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与三相交流电连接点连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与直流电压负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由可关断管阀串组成，每个可关断管阀串由m个可关断管串联组成，m为大于1的正整数，其中，前一个可关断管的阳极与后一个可关断管的阴极相连实现串联；其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与直流电压正极连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与三相交流电连接点连接；所述多个桥臂中的第二桥臂中可关断管阀串第一端的可关断管的阴极与三相交流电连接点连接，可关断管阀串第二端的可关断管的阳极与直流电压负极连接。2.根据权利要求1所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀串中的可关断管为具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT改进型可关断器件中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀中的可关断管为不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管串联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的可关断器件的阳极为可关断管的阳极。4.根据权利要求1所述的高压直流输电混合换流器，所述的可关断管阀中的可关断管为不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管反并联组合，其中，二极管的阳极与可关断器件的阴极相连，二极管的阴极与可关断期间的阳极相连，可关断管中的二极管的阴极为可关断管的阴极，可关断管中的二极管的阳极为可关断管的阳极。5.根据权利要求1所述的高压直流输电混合换流器，所述可关断管为选自以下任意两种或两种以上的可关断管的组合：具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT改进型可关断器件；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管串联组合；不具有反向阻断能力的IGCT或GTO或IGBT可关断器件与二极管反并联组合。6.一种高压直流输电混合换流器，所述换流器包括多个相同的桥臂，每个桥臂均由一个可关断管组成，其中，所述多个桥臂中的第一桥臂中可关断管的阴极与直流电压正极连接，阳极与三相交流电连接点连接，所述多个桥臂中的第二桥臂中可关断...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彪，曾嵘，余占清，宋强，张翔宇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11