抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器制造技术

本发明专利技术应用于直流输电领域，公开了一种抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器，包括：换流变压器、串联二极管桥辅助电路及多个桥臂；串联二极管桥辅助电路，电性连接于换流变压器；串联二极管桥辅助电路电性连接于每一桥臂的交流端；串联二极管桥辅助电路为具有双向耐压和双向通流能力的拓扑结构，在即将发生换相失败的时刻，通过直接增大换相电压，获得更大的换相面积，以提高串联双向二极管桥换流器的抵御换相失败能力。本发明专利技术的串联双向二极管桥换流器利用具有双向耐压和双向通流能力的二极管桥辅助电路，提高混合换流器的抵御换相失败能力。

【技术实现步骤摘要】
抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器
本专利技术属于直流输电领域，尤其涉及一种抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器。
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。高压直流输电技术由于其输送容量大、损耗低、可靠性高等优势，目前被广泛应用。而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。将会导致换流阀闭锁，中断直流系统的输电通道，严重的情况下可能会导致电网崩溃。传统高压直流输电换流器采用晶闸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。因此，急需开发一种克服上述缺陷的抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器，其中，包括：换流变压器；串联二极管桥辅助电路，电性连接于所述换流变压器；多个桥臂，所述串联二极管桥辅助电路电性连接于每一所述桥臂的交流端；其中，所述串联二极管桥辅助电路为具有双向耐压和双向通流能力的拓扑结构，在即将发生换相失败的时刻，通过直接增大换相电压，获得更大的换相面积，以提高串联双向二极管桥换流器的抵御换相失败能力。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，所述串联二极管桥辅助电路包括对应于多个所述桥臂的多个耐压单元，每一所述耐压单元对应地电性连接于每一所述桥臂的交流端。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，每一所述耐压单元包括电性连接的至少一耐压模块，每一所述耐压模块包括至少一逆阻型电力电子器件，至少一所述逆阻型电力电子器件串联连接后的一端电性连接于所述换流变压器，至少一所述逆阻型电力电子器件串联连接后的另一端电性连接于所述桥臂。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，每一所述耐压模块还包括至少一双向二极管桥结构，每一所述逆阻型电力电子器件应地电性连接于每一所述双向二极管桥结构。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，所述逆阻型电力电子器件为具有双向阻断能力的IGCT、GTO及IGBT改进型可关断器件中的至少一个。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，所述逆阻型电力电子器件为不具有双向阻断能力的IGCT或GTO或GBT可关断器件与二极管串联组合。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，每一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，每一所述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；每一所述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。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，每一桥臂均由一个可关断管组成，其中，每一所述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，每一所述桥臂中第二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，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。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，每一桥臂均由晶闸管阀串和一个可关断管阀串组成，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，每一所述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；每一所述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。上述的串联双向二极管桥换流器，其中，所述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，或，所述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。本专利技术针对于现有技术其功效在于：利用具有双向耐压和双向通流能力的二极管桥辅助电路，串联在换流器每相桥臂的交流侧和换流变压器阀侧之间，在即将发生换相失败的时刻，利用器件耐压直接增大换相电压，从而争取更大的换相面积，增强换流器的换相免疫力，减少换相失败故障发生次数，提高混合换流器的抵御换相失败能力，从而最终进一步提升直流电网的可靠性，减少故障率，增加传输容量，提升对国民经济的促进作用。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术联双向二极管桥换流器的结构示意图；图2为耐压模块的结构示意图；图3为根据本专利技术第一种具体实施方式的换流器的可关断管阀串的结构示意图；图4为桥臂另一实施例的构示意图；图5为根据本专利技术第二种具体实施方式的换流器的可关断管阀串的结构示意图；图6为根据本专利技术第三种具体实施方式的换流器的可关断管阀串的结构示意图。其中，附图标记为；换流变压器：11串联二极管桥辅助电路：12耐压单元：121、122、123耐压模块：SM1…SMn逆阻型电力电子器件：Q1…Qm二极管：D1、D2、D3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，包括：/n换流变压器；/n串联二极管桥辅助电路，电性连接于所述换流变压器；/n多个桥臂，所述串联二极管桥辅助电路电性连接于每一所述桥臂的交流端；/n其中，所述串联二极管桥辅助电路为具有双向耐压和双向通流能力的拓扑结构，在即将发生换相失败的时刻，通过直接增大换相电压，获得更大的换相面积，以提高串联双向二极管桥换流器的抵御换相失败能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑制高压直流换相失败的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，包括：
换流变压器；
串联二极管桥辅助电路，电性连接于所述换流变压器；
多个桥臂，所述串联二极管桥辅助电路电性连接于每一所述桥臂的交流端；
其中，所述串联二极管桥辅助电路为具有双向耐压和双向通流能力的拓扑结构，在即将发生换相失败的时刻，通过直接增大换相电压，获得更大的换相面积，以提高串联双向二极管桥换流器的抵御换相失败能力。


2.如权利要求1所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，所述串联二极管桥辅助电路包括对应于多个所述桥臂的多个耐压单元，每一所述耐压单元对应地电性连接于每一所述桥臂的交流端。


3.如权利要求2所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，每一所述耐压单元包括电性连接的至少一耐压模块，每一所述耐压模块包括至少一逆阻型电力电子器件，至少一所述逆阻型电力电子器件串联连接后的一端电性连接于所述换流变压器，至少一所述逆阻型电力电子器件串联连接后的另一端电性连接于所述桥臂。


4.如权利要求3所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，每一所述耐压模块还包括至少一双向二极管桥结构，每一所述逆阻型电力电子器件应地电性连接于每一所述双向二极管桥结构。


5.如权利要求3所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，所述逆阻型电力电子器件为具有双向阻断能力的IGCT、GTO及IGBT改进型可关断器件中的至少一个。


6.如权利要求3所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，所述逆阻型电力电子器件为不具有双向阻断能力的IGCT或GTO或GBT可关断器件与二极管串联组合。


7.如权利要求1所述的串联双向二极管桥换流器，其特征在于，每一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...

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