一种柔性直流换流阀及其功率模块和旁路方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性直流换流阀及其功率模块和旁路方法，属于柔性直流输电技术领域。在柔直换流阀运行过程中，当功率模块出现故障时，需将功率模块可靠旁路，若发生旁路开关拒动，通过击穿二极管以实现功率模块旁路；若发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障、中控板故障，则控制旁路开关闭合以实现功率模块旁路。本方案确保在任何故障下，故障功率模块均能可靠地从功率主回路中切除，从而防止单一功率模块故障导致换流阀系统跳闸，大大提高了柔直换流站的系统可靠性。大大提高了柔直换流站的系统可靠性。大大提高了柔直换流站的系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流换流阀及其功率模块和旁路方法


[0001]本专利技术涉及一种柔性直流换流阀及其功率模块和旁路方法，属于柔性直流输电


技术介绍

[0002]柔性高压直流输电技术具有有功功率和无功功率独立调节、输出电压谐波含量低、可连接薄弱电网和无源网络等优点，近年来在交流电网异步互联、分布式能源并网、直流电网等领域取得广泛应用。
[0003]柔性直流输电换流阀是整个输电系统的核心设备，柔直换流阀每个桥臂由众多功率模块级联组成，并且每个桥臂都含冗余模块，在柔直换流阀运行过程中，当功率模块出现故障时，为使模块运行不受影响，可将功率模块可靠旁路。对于驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障、中控板故障，可通过闭合旁路开关，实现功率模块旁路。但对于旁路开关拒动故障，无法通过闭合旁路开关实现旁路，故障模块无法有效地从功率主回路中旁路，降低柔性直流系统的可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种柔性直流换流阀及其功率模块和旁路方法，用以解决在旁路开关发生故障时无法实现功率模块旁路导致系统可靠性降低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0006]本专利技术的一种柔性直流换流阀功率模块旁路方法，柔性直流换流阀功率模块包括用于旁路功率模块的旁路开关以及与旁路开关并联的二极管，控制方法包括：在需要控制功率模块旁路时，若发生旁路开关拒动故障，则主动击穿二极管以实现功率模块旁路。
[0007]上述技术方案的有益效果为：本方案在现有功率模块的基础上并联旁路开关与二极管，对于旁路开关拒动故障，通过主动击穿二极管实现功率模块旁路，解决旁路开关拒动时，功率模块可靠旁路的问题。
[0008]作为方法的进一步改进，控制方法还包括：若发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障，则控制旁路开关闭合以实现功率模块旁路；其中，驱动故障指的是驱动子模块运行的驱动板发生故障，欠压故障指的驱动子模块运行的驱动板供电电压不足故障，取能电源故障指的是用于给中控板供电的取能电源发生故障，通讯故障指的是中控板与上级通讯发生故障，过压故障指的是子模块中的直流电容电压过高故障。
[0009]上述方案的有益效果为：当发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障，通过闭合旁路开关实现功率模块旁路，解决单一功率单元故障引起系统跳闸，提高了柔直系统的可靠性。
[0010]本专利技术的一种柔性直流换流阀功率模块，包括功率模块本体、旁路开关和二极管，旁路开关、二极管和功率模块本体三者并联，其中二极管用于旁路开关拒动故障时，主动击
穿二极管以实现功率模块旁路。
[0011]上述方案的有益效果为：本方案在现有功率模块的基础上并联旁路开关与二极管，对于旁路开关拒动故障，通过主动击穿二极管实现功率模块旁路，解决旁路开关拒动时，功率模块可靠旁路的问题。
[0012]作为方法的进一步改进，所述旁路开关用于发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障时，进行旁路开关闭合以实现功率模块旁路。其中，所述驱动故障指的是驱动子模块运行的驱动板发生故障，所述欠压故障指的驱动子模块运行的驱动板供电电压不足故障，所述取能电源故障指的是用于给中控板供电的取能电源发生故障，所述通讯故障指的是中控板与上级通讯发生故障，所述过压故障指的是子模块中的直流电容电压过高故障。
[0013]上述方案的有益效果为：当发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障，通过闭合旁路开关实现功率模块旁路，解决单一功率单元故障引起系统跳闸，提高了柔直系统的可靠性。
[0014]作为方法的进一步改进，所述功率模块还包括旁开触发板，旁开触发板包括取能控制模块和触发模块，所述取能控制模块连接功率模块本体中的直流电容以从电容取电，并连接触发模块以为触发模块供电，且触发模块与用于控制旁路开关闭合/断开的第二控制线圈串联，以为第二控制线圈供电；触发模块的导通/关断由功率模块的中控板控制，若检测到驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障或过压故障时，中控板控制触发模块导通。
[0015]上述方案的有益效果为：本方案在现有功率模块的基础上还包括旁开触发板，旁开触发板包括取能控制模块和触发模块。当发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障或过压故障时，通过中控板作用触发模块，控制旁路开关闭合，实现功率模块旁路。
[0016]作为方法的进一步改进，触发模块包括取能电容和驱动管，所述取能电容和驱动管串联。
[0017]作为方法的进一步改进，所述功率模块还包括BOD触发板，BOD触发板包括取能分压模块和BOD触发模块，所述取能分压模块连接功率模块本体中的直流电容以从直流电容取电，并连接BOD触发模块以为BOD触发模块供电，且BOD触发模块与用于控制旁路开关闭合/断开的第一控制线圈串联，以为第一控制线圈供电，若检测到中控板故障且直流电容电压达到BOD动作值时，BOD触发模块导通实现功率模块旁路。
[0018]上述方案的有益效果为：本方案在现有功率模块的基础上还包括BOD触发板，BOD触发板包括取能分压模块和BOD触发模块，当发生中控板故障时，通过BOD触发模块使得第一控制线圈带电，从而控制旁路开关闭合。
[0019]本专利技术的一种柔性直流换流阀，包括多个功率模块，所述功率模块一种柔性直流换流阀功率模块所述的任意一项功率模块。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的柔直阀半桥功率模块图；
[0021]图2是本专利技术的柔直阀全桥功率模块图；
[0022]图3是本专利技术的功率模块多级旁路策略图；
[0023]图4是本专利技术的旁路开关触发回路原理图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0026]一种柔性直流换流阀功率模块实施例：
[0027]一种柔性直流换流阀功率模块包括多条桥臂，每个桥臂上串设有多个功率模块，功率模块包括旁路开关、主动击穿二极管(也称转折二极管)以及功率模块本体，本体拓扑可选择图1所示的柔直阀半桥功率模块，或者如图2所示的柔直阀全桥功率模块。
[0028]基于上述介绍的一种柔性直流换流阀功率模块，采用本专利技术的一种柔性直流换流阀功率模块旁路方法来实现多级旁路策略，如图3所示，对于旁路开关拒动故障，通过主动击穿二极管实现功率模块旁路；对于驱动故障、欠压故障、取能故障、中控板故障、过压故障、中控板故障，通过旁路开关实现功率模块旁路。
[0029]具体地，驱动故障为：用于驱动子模块运行的驱动板故障；欠压故障为：驱动板供电电压不足故障；取能故障为：从功率模块中的直流电容取得电流后，给中控板供电故障；过压故障为：功率模块中直流电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流换流阀功率模块旁路方法，柔性直流换流阀功率模块包括用于旁路功率模块的旁路开关以及与旁路开关并联的二极管，其特征在于，控制方法包括：在需要控制功率模块旁路时，若发生旁路开关拒动故障，则主动击穿二极管以实现功率模块旁路。2.根据权利要求1所述柔性直流换流阀功率模块旁路方法，其特征在于，所述控制方法还包括：若发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障，则控制旁路开关闭合以实现功率模块旁路；其中，所述驱动故障指的是驱动子模块运行的驱动板发生故障，所述欠压故障指的驱动子模块运行的驱动板供电电压不足故障，所述取能电源故障指的是用于给中控板供电的取能电源发生故障，所述通讯故障指的是中控板与上级通讯发生故障，所述过压故障指的是子模块中的直流电容电压过高故障。3.一种柔性直流换流阀功率模块，包括功率模块本体、旁路开关和二极管，所述旁路开关、二极管和功率模块本体三者并联，其特征在于，所述二极管用于旁路开关拒动故障时，主动击穿二极管以实现功率模块旁路。4.根据权利要求3所述柔性直流换流阀功率模块，其特征在于，所述旁路开关用于发生驱动故障、欠压故障、取能电源故障、通讯故障、过压故障或中控板故障时，进行旁路开关闭合以实现功率模块旁路；其中，所述驱动故障指的是驱动子模块运行的驱动板发生故障，所述欠压故障指的驱动子模块运行的驱动板供电电压不足故障，所述取能电源故障指的是用于给中控板供电的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，韩坤，刘堃，刘路路，夏克鹏，司志磊，户永杰，王帅卿，王迪，李成渝，李书亚，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：