一种能阻断直流故障的柔直换流器、子模块及其保护方法技术

本发明专利技术公开了一种能阻断直流故障的柔直换流器、子模块及其保护方法，子模块包括：四全控型可关断器件、四二极管、两双向晶闸管、两附加二极管、两电容；第一、第二全控型可关断器件及第一电容依次连成回路；第三全控型可关断器件、第一双向晶闸管、第四全控型可关断器件、第二双向晶闸管及第二电容依次连成回路；二极管分别与全控可关断器件反并联；第一附加二极管阴极与第一电容正极相连；第二附加二极管阴极与第一附加二极管阳极相连，阳极与第二双向晶闸管、第二电容阴极以及负输出端子相连；第二、第一全控型可关断器件连接的端子作为正输出端子。通过本发明专利技术，具备直流侧故障阻断能力，各器件承受的电压应力不变，且导通损耗更低。

【技术实现步骤摘要】
一种能阻断直流故障的柔直换流器、子模块及其保护方法
本专利技术涉及电力系统输配电
，特别涉及一种能阻断直流故障的柔直换流器、子模块及其保护方法。
技术介绍
随着可再生能源发电量的提升，可再生能源并网成为了当下一个非常重要的研究方向。柔性直流输电技术为解决可再生能源并网提供了一种解决思路，具有较强的技术优势。其中利用模块化多电平换流器的柔性直流输电技术相比传统的两电平、三电平换流器具有更好的可维护性、拓展性，且不存在开关管串联均压、并联均流问题。模块化多电平换流器的每个子模块的结构相对简单，控制容易，且由于模块化易于拓展的特性使之特别适合与高压直流输电领域。模块化多电平换流器输出的电平数可以通过调整桥臂中子模块的数目进行调整，直流侧的电压也可以通过调整每相子模块的数目进行控制，这样模块化多电平换流器构成的系统的电压等级和输出的谐波含量都可以得到有效的控制。传统的模块化多电平换流器、直流直流变换器、直流变压器采用半桥结构的子模块拓扑，而半桥子模块拓扑由于下管的反并联二极管不受控制脉冲控制，在直流侧发生短路故障时会形成故障电流通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种子模块，其特征在于，所述子模块为双半桥子模块，包括第一个半桥结构、第二个半桥结构和一条续流通路，其中，/n第一个半桥结构由第一全控型可关断器件、第一二极管、第二全控型可关断器件、第二二极管和第一一电容组成，其中，第一全控型可关断器件接高压侧的端子接第一电容正极，第一全控型可关断器件接低压侧的端子接第二全控型可关断器件接高压侧的端子，并作为第一半桥结构的正输出端子，第二全控型可关断接低压侧的端子连接第一电容负极，并作为第一半桥结构的负输出端子，第一二极管和第二二极管分别与第一全控型可关断器件和第二全控型可关断器件反并联；/n第二个半桥结构由第三全控型开关器件、第三二极管、第四全控型可关断...

【技术特征摘要】
1.一种子模块，其特征在于，所述子模块为双半桥子模块，包括第一个半桥结构、第二个半桥结构和一条续流通路，其中，
第一个半桥结构由第一全控型可关断器件、第一二极管、第二全控型可关断器件、第二二极管和第一一电容组成，其中，第一全控型可关断器件接高压侧的端子接第一电容正极，第一全控型可关断器件接低压侧的端子接第二全控型可关断器件接高压侧的端子，并作为第一半桥结构的正输出端子，第二全控型可关断接低压侧的端子连接第一电容负极，并作为第一半桥结构的负输出端子，第一二极管和第二二极管分别与第一全控型可关断器件和第二全控型可关断器件反并联；
第二个半桥结构由第三全控型开关器件、第三二极管、第四全控型可关断器件、第四二极管及若干与其串联的双向晶闸管和第二电容组成，其中，第三全控型可关断器件接低压侧的端子接第一双向晶闸管的一端，第一双向晶闸管的另一端接第二电容的负极，第三全控型可关断器件的接高压侧的端子接第二双向晶闸管的一端，并作为第二半桥结构的负输出端子；第二双向晶闸管的另一端接第四全控型可关断器件接低压侧端子，第四全控型可关断器件的高压侧端子接第二电容正极，同时作为第二半桥结构的正输出端子，第三二极管和第四二极管分别与第三全控型可关断器件和第四全控型可关断器件反并联；
续流通路由第二个半桥结构的负输出端子接至第一个半桥模块的电容正极性端，第一个半桥的负输出端子接第二个半桥的正输出端子，第一个半桥的正输出端子和第二个半桥的负输出端子分别作为该子模块的正输出端子和负输出端子。


2.根据权利要求1所述的子模块，其特征在于，所述第二个半桥结构中双向晶闸管包括第一双向晶闸管和第二双向晶闸管；所述续流通路还包括第一附加二极管、第二附加二极管；
所述第一全控型可关断器件、第二全控型可关断器件以及第一电容依次连接形成回路；
所述第三全控型可关断器件、第一双向晶闸管、第四全控型可关断器件、第二双向晶闸管以及第二电容依次连接形成回路；
所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管分别与所述第一全控可关断器件、第二全控可关断器件、第三全控可关断器件、第四全控可关断器件反并联；
所述第一附加二极管的阴极与第一电容的正极相连；所述第二附加二极管的阴极与第一附加二极管的阳极相连，所述第二附加二极管的阳极与第二双向晶闸管、第二电容的阴极以及负输出端子相连；所述第二全控型可关断器件与第一全控型可关断器件连接的端子作为正输出端子；所述第二全控型可关断器件与第一电容的负极相连的端子连接到第四可关断器件与第一双向晶闸管相连的端子，或，
所述第二附加二极管的阴极与第一附加二极管的阳极相连，所述第二附加二极管的阳极与第二双向晶闸管、第三可关断器件以及负输出端子相连；所述第二全控型可关断器件与第一全控型可关断器件连接的端子作为正输出端子；所述第二全控型可关断器件与第一电容的负极相连的端子连接到第四可关断器件与第二电容正极相连的端子。


3.根据权利要求2所述的双半桥子模块，其特征在于，当电路工作于正常状态时，所述第一、第二双向晶闸管均处于导通状态；
所述第一附加二极管和第二附加二极管由于承受反压，保持截止状态，不加入电路。


4.一种权利要求1-3任一项所述子模块的保护方法，其特征在于，当运用权利要求1-3任一项所述子模块的系统遇到直流侧故障情况，需要闭锁模块以起到阻断故障电流的效果时，则：
依次封锁子模块第二个半桥内的两个双向晶闸管以及子模块内的所有全控型可关断器件；
两个双向晶闸管的关断顺序与其位置相关，当该双向晶闸管与控制旁路第二个半桥结构的全控型可关断器件串联时，需要更早封锁脉冲，当该双向晶闸管与控制接入第二个半桥结构的全控型可关断器件串联时，其需要较晚封锁脉冲。


5.一种换流器，其特征在于，包括：三个相单元，每一个相单元包括：上桥臂以及下桥臂，每个桥臂分别包括多个串联的双半桥子模块；
所述双半桥子模块为如权利要求1至3任一项所述的双半桥子模块；
每个相单元的所述上桥臂、下桥臂串联的所述双半桥子模块数量相同；
每个相单元的所述上桥臂、下桥臂分别串联限流电抗器；
每个相单元从上至下为：上桥臂的所有双半桥子模块、上桥臂的电抗器、下桥臂的电抗器、下桥臂的所有双半桥子模块；
每个相单元的上桥臂与下桥臂的连接处外接三相交流电压；
所述上桥臂最上面的双半桥子模块的正输出端子与直流母线的正极相连，所述下桥臂的最下端的双半桥子模块的负输出端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，彭程，蔡旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31