一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置及控制方法制造方法及图纸

本申请提供一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置及控制方法。所述装置包括第二直流电容支路、合闸触发单元、分闸触发单元和失电保护单元，合闸触发单元、第二直流电容支路与电源单元并联；旁路开关合闸线圈和触发元件串联后与第一直流电容并联，旁路开关合闸线圈闭合控制功率模块的旁路开关合闸；失电保护单元包括并联在触发元件两端的失电保护开关，测到电源单元输出电压降到一定值时，控制失电保护开关闭合，使旁路开关合闸线圈得电，功率模块的旁路开关闭合。

【技术实现步骤摘要】
一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置及控制方法
本申请涉及大功率电力电子变流
，具体涉及一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置及控制方法。
技术介绍
在大容量大功率电力电子变流
，为了提升换流器的传输能力，通常采用链式多电平技术，将多个功率模块串联。由于功率模块之间是相互串联的关系，当其中一个功率模块故障时，不应对其他功率模块造成不利影响。因此，在功率模块的交流侧并联旁路开关，当功率模块故障时，快速闭合旁路开关，将故障旁路。在分布式潮流控制器或电压暂降治理装置中模块为串联连接在线路中，其串联模块交流侧两端并联旁路开关，不仅能够起到故障旁路的功能，在输电线路停电、检修时，可以先闭合旁路开关，或者使旁路开关一直保持闭合状态，待系统取能正常，控制系统正常启动后，再去执行启动流程。如果在线路带电时，串联功率模块的旁路开关未闭合，会有潜在风险，原因如下：串联功率模块通常是通过串联在线路中的电流互感器取能，因此在线路不带电时串联功率模块无法取能，线路带电时大电流迅速流入功率模块，电容电压迅速上升，而电源建立需要时间，控制系统来不及启动做出反应，旁路开关来不及合闸，直流电压就会一直上升，功率模块存在过压风险。因此，最安全的做法是，要在电源失电的情况下保证旁路开关是合闸状态。不仅在启动时需要确保开关在合位，在运行过程中，由于线路停电或电源故障等原因造成电源失电时，需要确保旁路开关能够迅速闭合。而现有旁路技术主要关注旁路可靠性以及旁路速度，未考虑开关在没有电源情况下的动作特性。r>
技术实现思路
本申请实施例提供一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置，包括电源单元、第二直流电容支路、合闸触发单元、分闸触发单元、控制单元和失电保护单元，所述电源单元包括电源；所述第二直流电容支路并联连接在所述电源单元的两端，所述第二直流电容支路包括第二直流电容；所述合闸触发单元并联连接在所述第二直流电容支路的两端，所述合闸触发单元包括第一直流电容、二极管、旁路开关合闸线圈和触发元件，所述第一直流电容的负极与所述电源单元的负极连接；所述二极管的阳极与所述第二直流电容支路的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一直流电容的正极连接；所述旁路开关合闸线圈和触发元件串联连接后与所述第一直流电容并联连接，控制所述功率模块的旁路开关的合闸；所述分闸触发单元并联连接在所述电源的两端，控制所述功率模块的旁路开关的分闸；所述控制单元控制所述触发元件的导通或关断；所述失电保护单元包括并联在所述触发元件两端的失电保护开关，检测到电源单元输出电压下降到一定值时，控制所述失电保护开关闭合，使得所述旁路开关合闸线圈得电，所述功率模块的旁路开关闭合。根据一些实施例，所述失电保护单元还包括失电检测电路，所述失电检测电路检测到电源单元输出电压下降到一定值时，控制所述失电保护开关闭合，使得所述旁路开关合闸线圈得电，所述功率模块的旁路开关闭合。根据一些实施例，所述装置还包括第一并联电阻和第二并联电阻，所述第一并联电阻并联连接在所述第一直流电容两端；所述第二并联电阻并联连接在所述第二直流电容支路的两端；其中，所述第二直流电容的容值小于所述第一直流电容的容值；或者所述第二并联电阻的阻值小于所述第一并联电阻的阻值；或者所述第二直流电容的容值和所述第二并联电阻的阻值的乘积小于所述第一直流电容的容值和所述第一并联电阻的阻值的乘积。根据一些实施例，所述装置还包括防反二极管，所述防反二极管串联在所述电源的正极与电源单元输出端之间。根据一些实施例，所述失电保护开关为第一继电器的常开节点，所述失电检测电路包括并联在所述二极管两端的第一辅助电路，其中，所述第一辅助回路包括第一继电器的线圈，所述线圈的两端引出作为第一辅助回路输出端；或者第一继电器的线圈与电阻，所述第一继电器的线圈与电阻串联连接后引出作为第一辅助回路输出端；或者第一继电器的线圈以及相互串联的至少两个分压电阻，所述第一继电器的线圈并联在任意分压电阻的两端，串联连接引出后作为第一辅助回路输出端。根据一些实施例，所述第二直流电容支路还包括所述第一继电器的常闭节点或放电支路，所述第一继电器的常闭节点与所述第二直流电容串联连接，所述放电支路并联在所述第二直流电容两端，所述放电支路包括串联连接的所述第一继电器的常开节点与放电电阻。根据一些实施例，所述失电保护开关包括串联连接的第二继电器的常闭节点与第三继电器的常开节点；所述失电检测电路包括第二辅助回路和第三辅助回路，第二辅助回路输出端并联在第二直流电容两端，第三辅助回路输出端并联在第一直流电容的两端，其中，第N辅助回路均包括：第N继电器的线圈，所述线圈的两端引出作为第N辅助回路输出端；或者所述第N辅助回路包括第N继电器的线圈与电阻，所述第N继电器的线圈与电阻串联连接后引出作为第N辅助回路输出端；或者所述第N辅助回路包括第N继电器的线圈以及相互串联的至少两个分压电阻，所述第N继电器的线圈并联在任意分压电阻的两端，串联连接引出后作为第N辅助回路输出端，N＝2或3。根据一些实施例，所述第二继电器的线圈的动作电压低于所述第三继电器的线圈的动作电压。根据一些实施例，所述第二继电器的线圈和所述第三继电器的线圈的动作电压相等，当所述第二辅助回路和所述第三辅助回路两端电压相等时，所述第二继电器的线圈分得的电压更高。根据一些实施例，所述装置还包括充电电阻，所述充电电阻串联在所述二极管的阴极与所述第一直流电容的正极之间。根据一些实施例，所述失电保护开关、所述触发元件均包括功率半导体器件，所述功率半导体器件包括晶闸管、IGBT、MOSFET的至少一种。本申请实施例还提供一种如上所述串联功率模块的自动合闸旁路保护装置的控制方法，包括：电源单元启动，第一直流电容电压逐渐上升；当电源单元失电时，失电保护开关闭合，所述第一直流电容放电，旁路开关合闸线圈得电，旁路开关闭合。根据一些实施例，所述失电保护开关为第一继电器的常开节点，所述失电检测电路包括并联在所述二极管两端的第一辅助电路时，所述方法包括：电源单元启动，第一直流电容和第二直流电容电压逐渐上升；当电源单元失电时，所述第二直流电容电压快速下降；当第一直流电容电压与第二直流电容电压之差大于第一继电器线圈动作电压时，第一继电器线圈动作，第一继电器常开节点闭合；第一直流电容放电，旁路开关合闸线圈得电，旁路开关闭合。根据一些实施例，所述失电保护开关包括串联连接的第二继电器的常闭节点与第三继电器的常开节点，所述失电检测电路包括第二辅助回路和第三辅助回路，第二辅助回路输出端并联在第二直流电容两端，第三辅助回路输出端并联在第一直流电容的两端时，所述方法包括：电源单元启动，第一直流电容和第二直流电容电压逐渐上升，第二继电器线圈得电动作，所述第二继电器的常闭节点断开；当电源单元失电时，所述第二直流电容电压快速下降，所述第二继电器线圈失电，所述第二继电器的常闭节点闭合；第一直流电容放电，所述第三继电器线圈得电动作，所述第三继电器的常开节点闭合，旁路开关合闸线圈得电，旁路开关闭合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置，包括：/n电源单元，包括电源；/n第二直流电容支路，并联连接在所述电源单元的两端，所述第二直流电容支路包括第二直流电容；/n合闸触发单元，并联连接在所述第二直流电容支路的两端，所述合闸触发单元包括：/n第一直流电容，负极与所述电源单元的负极连接；/n二极管，所述二极管的阳极与所述第二直流电容支路的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一直流电容的正极连接；/n旁路开关合闸线圈和触发元件，所述旁路开关合闸线圈和触发元件串联连接后与所述第一直流电容并联连接，控制所述功率模块的旁路开关的合闸；/n分闸触发单元，并联连接在所述电源的两端，控制所述功率模块的旁路开关的分闸；/n控制单元，控制所述触发元件的导通或关断；/n失电保护单元，包括并联在所述触发元件两端的失电保护开关，检测到电源单元输出电压下降到一定值时，控制所述失电保护开关闭合，使得所述旁路开关合闸线圈得电，所述功率模块的旁路开关闭合。/n

【技术特征摘要】
1.一种串联功率模块的自动合闸旁路保护装置，包括：
电源单元，包括电源；
第二直流电容支路，并联连接在所述电源单元的两端，所述第二直流电容支路包括第二直流电容；
合闸触发单元，并联连接在所述第二直流电容支路的两端，所述合闸触发单元包括：
第一直流电容，负极与所述电源单元的负极连接；
二极管，所述二极管的阳极与所述第二直流电容支路的正极连接，所述二极管的阴极与所述第一直流电容的正极连接；
旁路开关合闸线圈和触发元件，所述旁路开关合闸线圈和触发元件串联连接后与所述第一直流电容并联连接，控制所述功率模块的旁路开关的合闸；
分闸触发单元，并联连接在所述电源的两端，控制所述功率模块的旁路开关的分闸；
控制单元，控制所述触发元件的导通或关断；
失电保护单元，包括并联在所述触发元件两端的失电保护开关，检测到电源单元输出电压下降到一定值时，控制所述失电保护开关闭合，使得所述旁路开关合闸线圈得电，所述功率模块的旁路开关闭合。


2.如权利要求1所述的装置，其中，所述失电保护单元还包括：
失电检测电路，检测到电源单元输出电压下降到一定值时，控制所述失电保护开关闭合，使得所述旁路开关合闸线圈得电，所述功率模块的旁路开关闭合。


3.如权利要求2所述的装置，还包括：
第一并联电阻，并联连接在所述第一直流电容两端；
第二并联电阻，并联连接在所述第二直流电容支路的两端；
其中，所述第二直流电容的容值小于所述第一直流电容的容值；或者所述第二并联电阻的阻值小于所述第一并联电阻的阻值；或者所述第二直流电容的容值和所述第二并联电阻的阻值的乘积小于所述第一直流电容的容值和所述第一并联电阻的阻值的乘积。


4.如权利要求1所述的装置，所述电源单元还包括：
防反二极管，串联在所述电源的正极与电源单元输出端之间。


5.如权利要求3所述的装置，其中，所述失电保护开关为第一继电器的常开节点，所述失电检测电路包括并联在所述二极管两端的第一辅助电路，其中，所述第一辅助回路包括：
第一继电器的线圈，所述线圈的两端引出作为第一辅助回路输出端；或者
第一继电器的线圈与电阻，所述第一继电器的线圈与电阻串联连接后引出作为第一辅助回路输出端；或者
第一继电器的线圈以及相互串联的至少两个分压电阻，所述第一继电器的线圈并联在任意分压电阻的两端，串联连接引出后作为第一辅助回路输出端。


6.如权利要求5所述的装置，其中，所述第二直流电容支路还包括：
所述第一继电器的常闭节点，与所述第二直流电容串联连接；或
放电支路，并联在所述第二直流电容两端，所述放电支路包括串联连接的所述第一继电器的常开节点与放电电阻。


7.如权利要求3所述的装置，其中，所述失电保护开关包括串联连接的第二继电器的常闭节点与第三继电器的常开节点；所述失...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晔源，盛晓东，王宇，叶晗，段军，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32