主动换相单元及混合式换流器拓扑结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种主动换相单元及混合式换流器拓扑结构。其中，该主动换相单元设置在换流器的桥臂电路中，其一端连接换流变压器的输出端，另一端连接直流母线，该主动换相单元包括：主支路、辅助支路以及旁路支路，其中，主支路上设置有晶闸管阀和第一控制阀，辅助支路与主支路并联设置，且辅助支路上设置有第二控制阀，第一控制阀具备正向电流的可控关断功能，第二控制阀具备正向电流可控关断功能和正反向电压阻断功能，旁路支路并联设置于第一控制阀，以保护第一控制阀或替代第一控制阀进行主支路的正常通流。通过实施本实用新型专利技术，保证混合式换流器能够工作于常规换流模式，最大程度上提高了混合式换流器的可靠性和可用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
主动换相单元及混合式换流器拓扑结构


[0001]本技术涉及电力电子换流
，具体涉及一种主动换相单元及混合式换流器拓扑结构。

技术介绍

[0002]传统的电网换相高压直流(line commutated converter high voltage directcurrent，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。换流器作为直流输电的核心装备，是实现交、直流电能转换的核心功能单元，其运行可靠性很大程度上决定了特高压直流电网的运行可靠性。由于传统换流器多采用半控型器件晶闸管作为核心部件构成六脉动桥换流拓扑，每个桥臂由多级晶闸管及其缓冲部件串联组成，由于晶闸管不具备自关断能力，在交流系统故障等情况下容易发生换相失败，导致直流电流激增和直流传输功率迅速大量损失，影响电网的稳定安全运行。
[0003]目前存在一种具有可关断能力的混合式换流器，该混合式换流器具有可控换流模式和常规换流模式，其以晶闸管阀串联少量全控型器件为主支路，由多级具有反向阻断能力的可关断器件构成的全控型阀为辅助支路，两条支路并联连接，主支路全控型阀至少具备单向可关断能力，通过少量的可关断器件关断晶闸管阀电流，将电流转移至辅助支路，由辅助支路代替主支路进行各桥臂间换相，避免换相失败的发生。尽管其能够在出现故障时进入可控换流模式以实现各桥臂之间的换相，但若其常规换流模式能够稳定运行，则无需触发可控关断模式，其常规换流模式的稳定依赖于主支路全控型阀的稳定运行，当主支路全控型阀出现故障或是电流超限时，则难以保证混合式换流器在常规换流模式下的可靠运行。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术实施例提供了一种主动换相单元及混合式换流器拓扑结构，以解决主支路全控型阀出现故障或是电流超限时，难以保证混合式换流器在常规换流模式下的可靠运行的问题。
[0005]根据第一方面，本技术实施例提供了一种主动换相单元，设置在换流器的桥臂电路中，其一端连接换流变压器的输出端，另一端连接直流母线，该主动换相单元包括：主支路，所述主支路上设置有晶闸管阀和第一控制阀，所述第一控制阀用于正向电流的可控关断；辅助支路，与所述主支路并联设置，所述辅助支路上设置有第二控制阀，所述第二控制阀具备正向电流可控关断功能和正反向电压阻断功能；旁路支路，与所述第一控制阀并联设置，所述旁路支路用于保护所述第一控制阀或替代所述第一控制阀进行主支路通流。
[0006]结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述第一控制阀包括：多个控制子模块，所述多个控制子模块串联设置，所述控制子模块用于正向电流的可控关断。
[0007]结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，所述旁路支路包括：
多个第一旁路子支路，所述第一旁路子支路分别并联设置在所述控制子模块的两端。
[0008]结合第一方面第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述旁路支路还包括：第二旁路子支路，所述第二旁路子支路的第一端与第一个控制子模块的第一端连接，所述第二旁路子支路的第二端与最后一个控制子模块的第一端连接。
[0009]结合第一方面第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述第一旁路子支路和/或第二旁路子支路，包括：至少一个第一开关单元，所述至少一个第一开关单元串联设置。
[0010]结合第一方面第三实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述第一旁路子支路和/或第二旁路子支路，包括：至少一个第一晶闸管，所述至少一个第一晶闸管串联设置。
[0011]根据第二方面，本技术技术方案提供了一种混合式换流器拓扑结构，所述拓扑结构通过换流变压器接入交流电网，所述拓扑结构包括三相六桥臂电路，每相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，其特征在于，至少一个上桥臂或下桥臂上设置有第一方面或第一方面任一实施方式所述的主动换相单元。
[0012]本技术技术方案具有如下优点：
[0013]1.本技术实施例提供的主动换相单元包括主支路、辅助支路以及旁路支路。其中，主支路上设置有晶闸管阀和第一控制阀，辅助支路与主支路并联设置，且辅助支路上设置有第二控制阀，第一控制阀具备正向电流的可控关断功能，第二控制阀具备正向电流可控关断功能和正反向电压阻断功能，采用两条支路并联，以便在交流系统故障时能够进入可控换流模式，由辅助支路完成各桥臂间换相，避免换相失败的发生。通过在第一控制阀的两端并联设置旁路支路，在第一控制阀出现故障时，能够导通旁路支路以维持主支路的正常通流进程，在出现电流故障时，通过导通旁路支路能够有效保护主支路的第一控制阀不被损坏，以便在电流故障时能够继续使用，保证了混合式换流器在常规换流模式下的可靠运行，进而在最大程度上保证了混合式换流器能够应对多种故障，以保证混合式换流器的运行稳定性，保证电网运行安全。
[0014]2.本技术实施例提供的混合式换流器拓扑结构，包括三相六桥臂电路，每相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，至少一个上桥臂或下桥臂上设置有主动换相单元，由此既能够保证混合式换流器能够工作于常规换流模式，以降低出现换相失败的概率，无需抵御换相失败，还能够保证不影响混合式换流器拓扑结构的可控换流模式，最大程度上提高了混合式换流器的可靠性和可用率。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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。
[0016]图1是本实施例的主动换相单元的结构框图；
[0017]图2是本实施例的第一控制阀和旁路支路的结构框图；
[0018]图3是本实施例的第一控制阀和旁路支路的另一结构框图；
[0019]图4是本实施例的第一/第二旁路子支路的拓扑结构图；
[0020]图5是本实施例的第一/第二旁路子支路的另一拓扑结构图；
[0021]图6是本实施例的第一控制阀的拓扑结构图；
[0022]图7是本实施例的混合式换流器拓扑结构的示意图；
[0023]图8是本实施例的混合式换流器拓扑结构的换流控制方法的流程图；
[0024]图9是本实施例的混合式换流器拓扑结构的换流控制方法的另一流程图。
具体实施方式
[0025]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]目前具有可关断能力的混合式换流器一般具有可控换流模式和常规换流模式，其以晶闸管阀串联少量全控型器件为主支路，由多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动换相单元，设置在换流器的桥臂电路中，其一端连接换流变压器的输出端，另一端连接直流母线，其特征在于，包括：主支路，所述主支路上设置有晶闸管阀和第一控制阀，所述第一控制阀用于正向电流的可控关断；辅助支路，与所述主支路并联设置，所述辅助支路上设置有第二控制阀，所述第二控制阀具备正向电流可控关断功能和正反向电压阻断功能；旁路支路，与所述第一控制阀并联设置，所述旁路支路用于保护所述第一控制阀或替代所述第一控制阀进行主支路通流。2.根据权利要求1所述的主动换相单元，其特征在于，所述第一控制阀包括：多个控制子模块，所述多个控制子模块串联设置，所述控制子模块用于正向电流关断。3.根据权利要求2所述的主动换相单元，其特征在于，所述旁路支路包括：多个第一旁路子支路，所述第一旁路子支路分别并联设置在所述控制子模块的两端。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娟娟，李婷婷，王蒲瑞，张静，盛财旺，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：