一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法，包括：三相六桥臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电压阻断能力的辅助换相电路；所述辅助换相电路通过三相交流母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连接；本发明专利技术通过在混合式换流器拓扑结构中增加与三相六桥臂电路直流侧并联的辅助换相电路，可解决混合式换流器拓扑结构的换流故障问题，技术方案实现简单且成本低廉。方案实现简单且成本低廉。方案实现简单且成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的电网换相高压直流(line commutated converter high voltage direct current，LCC-HVDC)输电系统具有远距离大容量输电、有功功率可控等优势，在世界范围内广泛应用。但由于其换流器采用的晶闸管需要依赖交流系统提供换相电压，故而在交流系统故障等情况下容易发生换相失败，导致直流电流激增，直流传输功率迅速大量损失。此外，近年来部分区域电网已有多条直流馈入，一旦某回直流线路发生换相失败，则通过交流系统耦合可能带来多回直流线路的连锁换相失败，给电网的安全稳定运行带来更严峻的挑战。
[0003]针对传统直流输电换相失败问题，许多学者已做了大量研究工作，专利技术了多种具有抵御换相失败功能的换流器拓扑结构，例如，一种是电容换相换流器拓扑(CCC)，通过电容电压来增大阀换相电压时间面积保证其可靠关断；基于电容换相电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括：三相六桥臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电压阻断能力的辅助换相电路；所述辅助换相电路通过三相交流母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连接。2.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂和下桥臂均由串联的晶闸管阀和具备正向电流可控关断和正向电压阻断能力的可关断阀组成。3.如权利要求2所述的拓扑结构，其特征在于，所述辅助换相电路由串联的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀组成；所述上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点通过三相交流母线中各相交流母线上的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连接。4.如权利要求2所述的拓扑结构，其特征在于，所述辅助换相电路为三相六桥臂结构；所述三相六桥臂结构中每相桥臂结构由串联的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀组成；所述三相六桥臂结构中各相桥臂结构的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点分别通过三相交流母线中各相交流母线上的双向阀与三相六桥臂电路中各相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连接。5.如权利要求2所述的拓扑结构，其特征在于，所述晶闸管阀由多个晶闸管和与所述多个晶闸管中各晶闸管串联或并联的缓冲部件组成。6.如权利要求3或4所述的拓扑结构，其特征在于，所述可关断阀、上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成。7.如权利要求3或4所述的拓扑结构，其特征在于，所述可关断阀、上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由并联的第一辅助支路、缓冲部件和第二辅助支路组成；所述第一辅助支路和所述第二辅助支路均由正向串联的两组辅助时序控制支路组成；所述辅助时序控制电路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成；所述第一辅助支路的对外连接点和所述第二辅助支路的对外连接点分别为所述第一辅助支路的两组辅助时序控制支路的连接点和所述第二辅助支路的两组辅助时序控制支路的连接点。8.如权利要求3或4所述的拓扑结构，其特征在于，所述可关断阀、上桥臂辅助阀和下桥
臂辅助阀均由并联的第一二极管支路、辅助支路和第二二极管支路组成；所述第一二极管支路和第二二极管支路均由正向串联的两组二极管时序控制支路组成；所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成；所述第一二极管支路的对外连接点和第二二极管支路的对外连接点分别为所述第一二极管支路和第二二极管支路的两组二极管时序控制支路的连接点。9.如权利要求3或4所述的拓扑结构，其特征在于，所述可关断阀、上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由第三辅助支路以及与第三辅助支路反向并联的第四辅助支路组成；所述第三辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述第四辅助支路由串联的电容和多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成。10.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述双向阀由第一晶闸管支路和与其反向并联的第二晶闸管支路组成；所述第一晶闸管支路和第二晶闸管支路均由多个正向串联的晶闸管模块组成；所述晶闸管模块由晶闸管以及与晶闸管串联或并联的缓冲部件组成。11.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述双向阀由第一双向阀支路以及与第一双向阀支路反向并联的第二双向阀支路组成；所述第一双向阀支路和第二双向阀支路均由第一双向阀时序控制支路以及与第一双向阀时序控制支路反向串联的第二双向阀时序控制支路组成；所述第一双向阀时序控制支路和第二双向阀时序控制支路均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成。12.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述双向阀由并联的第三双向阀支路、辅助支路和第四双向阀支路；所述第三双向阀支路和第四双向阀支路均由正向串联的两个双向阀时序控制支路组成；
所述两个双向阀时序控制电路均由多个正向串联的二极管以及分别与多个正向串联的二极管串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部件组成；所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组成，或者由不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件、与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件串联或并联的缓冲部件组成；所述第三双向阀支路的对外连接点和第四双向阀支路的对外连接点分别为所述第三双向阀支路的两个二极管时序控制支路的连接点和第四双向阀支路的两个二极管时序控制支路的连接点。13.如权利要求5、10～12任一项所述的拓扑结构，其特征在于，所述缓冲部件由电容、阻容回路、二极管、电感或避雷器的一种或多种串联或并联组成。14.一种如权利要求1～13任一项所述的拓扑结构的控制方法，其特征在于，所述方法包括：导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，并执行下述步骤；步骤11.导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀，执行步骤12；步骤12.经过一个控制周期T后返回步骤11；其中，i∈[1,6]。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，当在t
f
时刻检测到混...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冲，贺之渊，张娟娟，汤广福，周建辉，盛财旺，杨俊，李婷婷，张静，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：