一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀制造技术

本发明专利技术涉及一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀，通过在子模块中设置两套合闸电路以及两套合闸控制机制，提高了子模块的旁路响应速度、实现故障子模块的可靠旁路，有效地解决了黑模块及单一元件故障导致系统闭锁问题，在很大程度上提高了MMC柔性直流输电的供电可靠性与可用率，促进柔性直流输电技术的发展与应用。展与应用。展与应用。

【技术实现步骤摘要】
一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀


[0001]本专利技术涉及电力系统及电力电子柔性直流换流阀相关
，尤其涉及一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀。

技术介绍

[0002]基于MMC(Modular Multilevel Converter,模块化多电平换流器)的柔性直流输电系统控制灵活，能够实现有功、无功的独立解耦控制，在大规模分布式新能源并网、城市供电、孤岛供电、电网黑启动、多端直流联网、弱系统联网等领域具有很大市场应用前景。目前国内已有多个MMC拓扑结构应用工程。
[0003]目前柔性直流输电系统中MMC拓扑结构的换流阀设备容错机制是配置一定比例的子模块，通过合闸机械旁路开关将故障子模块旁路，以避免故障的进一步扩大化。工程中只要故障子模块被可靠旁路且被旁路子模块个数不超过所设置冗余数，系统能够可靠安全运行。
[0004]若换流阀设备中机械旁路开关因故障无法正常合闸，故障子模块或因过压损坏非故障部件，极端工况下可能会形成电气“断口”，验证危害柔性直流输电系统的安全，以往工程中处理策略为申请系统跳闸。工程中每个子模块均配置有机械旁路开关，且若控制板卡故障(如光纤故障、光收发板故障、取能电源故障等等)引起黑模块产生，均会导致故障子模块无法有效旁路。因此工程中因子模块无法可靠旁路导致系统跳闸事故有较大概率发生，大大降低了柔性直流输电系统运行的可靠性与可用率。

技术实现思路

[0005]基于现有技术的上述情况，针对柔性直流输电系统子模块旁路开关拒动不跳闸的情况，本专利技术提供了一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀，提高了MMC子模块的旁路响应速度、实现故障子模块的可靠旁路，在很大程度上提高了MMC柔性直流输电的供电可靠性与可用率，促进柔性直流输电技术的发展与应用。
[0006]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种旁路开关拒动不跳闸子模块，所述子模块包括：子模块本体模块和旁路保护模块；其中，
[0007]所述旁路保护模块包括旁路保护元件和旁路保护触发控制模块；
[0008]所述旁路保护元件，包括旁路晶闸管和旁路开关，所述旁路晶闸管反向并联于所述子模块本体模块的半桥桥口，所述旁路开关与所述晶闸管并联；
[0009]所述旁路保护触发控制模块，在发生故障时，触发所述旁路开关合闸。
[0010]进一步的，所述旁路保护触发控制模块包括第一旁路保护触发控制模块和第二旁路保护触发控制模块；
[0011]所述第一旁路保护触发控制模块包括SM控制板卡触发控制模块；
[0012]所述第二旁路保护触发控制模块包括BOD触发合闸控制模块。
[0013]进一步的，所述SM控制板卡触发控制模块，根据所述子模块本体模块的故障状态，
触发所述旁路开关合闸。
[0014]进一步的，所述BOD触发合闸控制模块，当所述子模块本体模块过压值达到BOD保护整定值时，触发所述旁路开关合闸。
[0015]进一步的，所述旁路晶闸管包括反向过压击穿旁路晶闸管，在过压击穿后稳定通流。
[0016]进一步的，所述反向过压击穿旁路晶闸管，当所述子模块本体模块过压值达到该旁路晶闸管的过压击穿值时，所述反向过压击穿旁路晶闸管击穿形成短路通路。
[0017]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种换流阀，所述换流阀包括三相6个桥臂，每个所述桥臂包括n个子模块和1个相电抗器；其中，所述子模块为如上文中本专利技术第一个方面所述的旁路开关拒动不跳闸子模块。
[0018]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种子模块的故障旁路控制方法，其用于如上文中本方面第一个方面所述的旁路开关拒动不跳闸子模块，所述控制方法包括如下步骤：
[0019]当子模块本体模块发生故障时，判断旁路开关以及SM控制板卡是否正常；
[0020]若旁路开关正常，且SM控制板卡正常，所述SM控制板卡下发合闸指令，触发所述旁路开关合闸；
[0021]若旁路开关正常，SM控制板卡发生故障，当所述子模块本体模块中的电容电压达到第一阈值时，所述旁路保护触发控制模块中的BOD触发合闸控制模块触发所述旁路开关合闸；
[0022]若所述旁路开关发生故障，当所述子模块本体模块中的电容电压达到第二阈值时，所述旁路晶闸管击穿形成短路通路。
[0023]进一步的，所述第一阈值小于所述第二阈值。
[0024]根据本专利技术的第四个方面，提供了一种子模块的故障旁路控制方法，其用于如上文中本方面第一个方面所述的旁路开关拒动不跳闸子模块，所述控制方法包括如下步骤：
[0025]当子模块本体模块发生故障时，判断工况状态；
[0026]若为非黑模块工况，判断所述旁路开关是否正常；
[0027]若旁路开关正常，触发所述旁路开关合闸；
[0028]若旁路开关发生故障，所述旁路晶闸管击穿形成短路通路；
[0029]若为黑模块故障工况，判断旁路开关以及SM控制板卡是否正常；
[0030]若SM控制板卡正常，所述SM控制板卡下发合闸指令，触发所述旁路开关合闸；
[0031]若SM控制板卡发生故障，所述旁路保护触发控制模块中的BOD触发合闸控制模块触发所述旁路开关合闸；
[0032]若旁路开关发生故障，所述旁路晶闸管击穿形成短路通路。
[0033]综上所述，本专利技术提供一种旁路开关拒动不跳闸子模块及其换流阀，通过在MMC子模块中设置两套合闸电路以及两套合闸控制机制，提高了MMC子模块的旁路响应速度、实现故障子模块的可靠旁路，有效地解决了黑模块及单一元件故障导致系统闭锁问题，在很大程度上提高了MMC柔性直流输电的供电可靠性与可用率，促进柔性直流输电技术的发展与应用。
附图说明
[0034]图1是本专利技术旁路开关拒动不跳闸子模块的设计原理示意图；
[0035]图2是本专利技术的旁路开关拒动不跳闸子模块故障后过压产生机理示意图；
[0036]图3是本专利技术的旁路开关拒动不跳闸子模块旁路过压击穿通流回路示意图；
[0037]图4是本专利技术柔性直流输电MMC换流阀拓扑结构图；
[0038]图5是本专利技术子模块的故障旁路控制方法实施流程图。
[0039]图6是本专利技术子模块的另一种故障旁路控制方法实施流程图。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0041]下面对本专利技术的技术方案进行详细说明，根据本专利技术的一个实施例，提供了一种旁路开关拒动不跳闸子模块，该子模块的设计原理示意图如图1所示。子模块包括：子模块本体模块和旁路保护模块。子模块本体模块与现有技术中常见的MMC子模块相同，可以为半桥子模块、全桥子模块、或者其他的常见子模块拓扑结构。本实施例中以半桥子模块拓扑为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旁路开关拒动不跳闸子模块，其特征在于，所述子模块包括：子模块本体模块和旁路保护模块；其中，所述旁路保护模块包括旁路保护元件和旁路保护触发控制模块；所述旁路保护元件，包括旁路晶闸管和旁路开关，所述旁路晶闸管反向并联于所述子模块本体模块的半桥桥口，所述旁路开关与所述晶闸管并联；所述旁路保护触发控制模块，在发生故障时，触发所述旁路开关合闸。2.根据权利要求1所述的子模块，其特征在于，所述旁路保护触发控制模块包括第一旁路保护触发控制模块和第二旁路保护触发控制模块；所述第一旁路保护触发控制模块包括SM控制板卡触发控制模块；所述第二旁路保护触发控制模块包括BOD触发合闸控制模块。3.根据权利要求2所述的子模块，其特征在于，所述SM控制板卡触发控制模块，根据所述子模块本体模块的故障状态，触发所述旁路开关合闸。4.根据权利要求3所述的子模块，其特征在于，所述BOD触发合闸控制模块，当所述子模块本体模块过压值达到BOD保护整定值时，触发所述旁路开关合闸。5.根据权利要求1所述的子模块，其特征在于，所述旁路晶闸管包括反向过压击穿旁路晶闸管，在过压击穿后稳定通流。6.根据权利要求5所述的子模块，其特征在于，所述反向过压击穿旁路晶闸管，当所述子模块本体模块过压值达到该旁路晶闸管的过压击穿值时，所述反向过压击穿旁路晶闸管击穿形成短路通路。7.一种换流阀，其特征在于，所述换流阀包括三相6个桥臂，每个所述桥臂包括n个子模块和1个相电抗器；其中，所述子模块为如权利要求1
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6中任意一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡四全，韩坤，刘路路，于兵，张志刚，夏克鹏，司志磊，田颀，白磊成，胡秋玲，王帅卿，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：