柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例涉及一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压装置，柔性直流输电中换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，旁路开关上设置有第一磁力线圈和第二磁力线圈，换流阀的功率模块防过压装置包括第一可控开关器件、第二储能电容、第二可控开关器件和无源过压触发单元。当自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败，采用无源过压触发单元触发导通第二可控开关器件以及第一储能电容存储的电能给第二磁力线圈供电驱动旁路开关的闭合，避免自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败情况的发生，从而提高柔性直流输电的可靠性和安全性。

Power module anti over voltage device of flexible DC transmission and converter valve

【技术实现步骤摘要】
柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压装置
本技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压装置。
技术介绍
柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成。[1]基于电压源换流器的高压直流输电(VoltageSourceConverterbasedHighVoltageDirectCurrentTransmission，VSC-HVDC)技术由加拿大McGill大学的Boon-TeckOoi等人于1990年提出，是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。现有的柔性直流输电工程普遍采用模块化多电平拓扑作为换流阀的基本结构形式，在该拓扑中换流阀的每个桥臂由一个个功率模块串联构成，每个功率模块含有IGBT器件、电容、放电电阻、自取能电源、机械式的旁路开关和功率模块控制器等构成。每个功率模块仅通过一对光纤与处于地电位的阀级控制保护装置连接，功率模块内控制器等二次元件工作电源和机械式旁路开关的驱动电源由功率模块内部自取能电源提供，自取能电源的原边从功率模块电容两端进行取电。当功率模块内一次、二次元件发生故障影响功率模块正常工作后，由功率模块控制器向机械式旁路开关下发旁路命令，使旁路开关闭合，从而将该功率模块从串联回路中切除，在功率模块冗余数量范围内换流阀可以继续维持运行。现有柔性直流输电中的机械式旁路开关闭合需要满足两个条件：一是机械式旁路开关内用于驱动开关闭合的储能电容储能充足；二是机械式旁路开关正确收到控制器下方的旁路命令。因此当功率模块内自取能电源或控制器发生故障后，当上述两个条件不同时满足，机械式旁路开关将会产生拒动，拒动后产生的电流、电压会击穿IGBT器件等电子器件，甚至还会发生爆炸破裂等破坏性后果，对换流阀的安全产生严重威胁，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差。因此，针对上述情况，如何提高柔性直流输电的可靠性和安全性成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压装置，用于解决现有柔性直流输电的换流阀存在安全隐患，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差的技术问题。为了实现上述目的，本技术实施例提供如下技术方案：一种换流阀的功率模块防过压装置，应用于柔性直流输电上，所述柔性直流输电中换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，所述旁路开关上设置有第一磁力线圈和第二磁力线圈，所述换流阀的功率模块防过压装置包括第一可控开关器件、第二储能电容、第二可控开关器件、第一过电压保护器件、第三电阻和第四电阻；所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈并列设置并位于所述旁路开关的一侧，所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈均用于驱动旁路开关的闭合；其中，由所述第一过电压保护器件、所述第三电阻和所述第四电阻组成无源过压触发单元，所述放电电阻包括第一电阻与所述第一电阻串联的第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联连接点作为第二节点。优选地，所述无源过压触发单元用于触发所述第二可控开关器件导通，所述第三电阻和所述第四电阻串联且其串联连接点作为第一节点，所述第一过电压保护器件的第二端与所述第一节点连接，所述第一过电压保护器件的第一端与所述第二可控开关元件的控制端连接；所述第二可控开关器件的第一端与所述第一过电压保护器件的第二端连接，所述第二可控开关器件的第二端与所述第二磁力线圈的第一端连接，所述第二磁力线圈的第二端与所述第二节点连接。优选地，所述第一磁力线圈的第二端分别与所述第二储能电容的正极和所述自取能电源的正极连接，所述第一磁力线圈的第一端与所述第一可控开关器件的第二端连接，所述第一可控开关器件的第二端和所述第二储能电容的负极分别与所述自取能电源的负极连接，所述第一可控开关器件的控制端与控制器连接。优选地，所述第一过电压保护器件为击穿二极管。优选地，所述第一可控开关器件和所述第二可控开关器件均为晶闸管、IGBT器件或IEGT器件。优选地，所述第一电阻的阻值为100～200Ω。优选地，所述第二电阻R2的电阻阻值为20k～50kΩ。优选地，所述第三电阻R3的电阻阻值为50k～100kΩ。优选地，所述第四电阻R4的电阻阻值为不小于100kΩ。本技术还提供一种柔性直流输电，包括上述所述的换流阀的功率模块防过压装置。从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：1.该换流阀的功率模块防过压装置通过第一储能电容给旁路开关提供电源实现闭合，不依赖自取能电源的供能；当自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败，第一储能电容在桥臂电流下持续充电是必然过程，而达到阈值后，采用无源过压触发单元触发导通第二可控开关器件且不受控制器的控制以及第一储能电容存储的电能给第二磁力线圈供电驱动旁路开关的闭合，避免自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败情况的发生，解决了现有柔性直流输电的换流阀存在安全隐患，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差的技术问题；2.该柔性直流输电通过换流阀的功率模块防过压装置能够在自取能电源和或控制器故障后仍实现旁路开关的闭合，对柔性直流输电上的功率模块和换流阀进行保护，从而提高柔性直流输电的可靠性和安全性，解决了现有柔性直流输电的换流阀存在安全隐患，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本技术实施例所述的换流阀的功率模块防过压装置实施例一的电路原理图。图2为本技术实施例所述的换流阀的功率模块防过压装置实施例二的电路原理图。图3为本技术实施例所述的换流阀的功率模块防过压装置实施例三的电路原理图。图4为本技术实施例所述的换流阀的功率模块防过压装置实施例四的电路原理图。图5为现有柔性直流输电中换流阀的结构示意图。图6为现有柔性直流输电中换流阀功率模块驱动旁路开关的结构示意图。具体实施方式为使得本技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。在本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流阀的功率模块防过压装置，应用于柔性直流输电上，所述柔性直流输电中换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，其特征在于，所述旁路开关上设置有第一磁力线圈和第二磁力线圈，所述换流阀的功率模块防过压装置包括第一可控开关器件、第二储能电容、第二可控开关器件、第一过电压保护器件、第三电阻和第四电阻；/n所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈并列设置，所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈均用于驱动旁路开关的闭合；/n其中，由所述第一过电压保护器件、所述第三电阻和所述第四电阻组成无源过压触发单元，所述放电电阻包括第一电阻与所述第一电阻串联的第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联连接点作为第二节点。/n

【技术特征摘要】
1.一种换流阀的功率模块防过压装置，应用于柔性直流输电上，所述柔性直流输电中换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，其特征在于，所述旁路开关上设置有第一磁力线圈和第二磁力线圈，所述换流阀的功率模块防过压装置包括第一可控开关器件、第二储能电容、第二可控开关器件、第一过电压保护器件、第三电阻和第四电阻；
所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈并列设置，所述第一磁力线圈和所述第二磁力线圈均用于驱动旁路开关的闭合；
其中，由所述第一过电压保护器件、所述第三电阻和所述第四电阻组成无源过压触发单元，所述放电电阻包括第一电阻与所述第一电阻串联的第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻串联连接点作为第二节点。


2.根据权利要求1所述的换流阀的功率模块防过压装置，其特征在于，所述无源过压触发单元用于触发所述第二可控开关器件导通，所述第三电阻和所述第四电阻串联且其串联连接点作为第一节点，所述第一过电压保护器件的第二端与所述第一节点连接，所述第一过电压保护器件的第一端与所述第二可控开关元件的控制端连接；
所述第二可控开关器件的第一端与所述第一过电压保护器件的第二端连接，所述第二可控开关器件的第二端与所述第二磁力线圈的第一端连接，所述第二磁力线圈的第二端与所述第二节点连接。


3.根据权利要求1所述的换流阀的功率模块防过压装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，饶宏，许树楷，周月宾，邹常跃，史尤杰，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广东;44