本发明专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路，当第二开关管T2开通、第一开关管T1关断，而第一开关管T1短路故障时，子模块控制器101控制第二开关管T2封锁脉冲和第二晶闸管D4导通，同时向旁路开关发送闭合信号。由于旁路开关K的动作时间较长，第二晶闸管D4的导通可实现故障子模块的快速旁路。本发明专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路及方法，当所述第二开关管T2开通、第一开关管T1短路故障时，能够有效防止故障电流扩大至系统，保证了直流侧电压的稳定且满足系统高可靠性及安全运行要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性直流输电
，尤其涉及。
技术介绍
柔性直流输电技术是一种基于电压源换流器的新型的高压直流输电技术，凭借其没有换向失败问题，可实现有功和无功功率的快速解耦控制以及谐波含量低的优越性间更广泛应用于分布式发电并网、交流系统的异步互联、多端直流输电和城市配电网增容等领域。模块化多电平换流器作为实现柔性直流输电工程化的电压源型换流器拓扑之一 近年来受到极大关注。其基本电路单元为子模块，结构示意图如图I所示，包括两个IGBT开关管(Tl和T2)、与每个IGBT反向并联的二极管(Dl和D2)、与T2反向并联的晶闸管(D3)、旁路开关(K)、均压电阻(R)、支撑电容(C)等，上层控制系统通过控制T1、T2的开通和关断，子模块输出Uc或O (Uc为支撑电容器电压，即直流侧电压)。其中，D3的功能为在直流侧发生短路故障后、断路器断开前这段时间内进行触发导通，以承担本应流过二极管的过电流，起到保护续流二极管的作用；Κ能实现冗余子模块和故障模块的快速切换，而且一旦闭合即不能通过控制断开，只有当变流器停电检修时通过手动复位；R为子电容电压提供一个静态均压作用，也可用于变流器停机后支撑电容放电。通过控制各子模块的投入和退出就可生成稳定的交流与直流输出电压，从而改变换流器的输出电压及功率等级。但是，当子模块处于Tl关断、Τ2开通的切出工作状态，此时若Tl发生故障短路，为保护子模块中的其他元器件，子模块控制器会对Τ2发送脉冲封锁信号，闭合K，旁路故障子模块，系统电流i从K直接流过，不再进入子模块。但是从故障发生到T2脉冲封锁的反应时间为IOus左右，而K的合闸时间约为IOms左右，由于K的动作时间较长，此时故障电流扩散至系统，将会影响同一桥臂或其他桥臂电压和电流的变化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供，为晶闸管D3反向并联一个晶闸管D4，在开启T2脉冲封锁和闭合K时同步导通，子模块输入电流i通过晶闸管D4换流，将该故障子模块迅速旁路，由于晶闸管反应时间与T2相近，比旁路开关要快，这样能够避免将故障电流扩散至换流器中，保障了系统的准确、安全和可靠运行。一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路，包括支撑电容C、均压电阻R、第一开关管Tl、第二开关管T2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一晶闸管D3、旁路开关K、第二晶闸管D4和子模块控制器101 ；其中，所述第一开关管Tl的集电极Cl通过支撑电容C与所述第二开关管T2的发射极E2相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第一开关管Tl的发射极El相连；所述均压电阻R与所述支撑电容C并联；所述第一开关管Tl的发射极El与所述第一二极管Dl的正极相连，所述第一开关管Tl的集电极Cl与所述第一二极管Dl的负极相连；所述第二开关管T2的发射极E2与所述第二二极管D2的正极相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第二二极管D2的负极相连；所述第二开关管T2的发射极E2与所述第一晶闸管D3的阳极相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第一晶闸管D3的阴极相连；所述第二开关管T2的集电极C2与所述第二晶闸管D4的阳极相连，所述第二开关管T2的发射极E2与所述第二晶闸管D4的阴极相连；所述旁路开关K与所述第二晶闸管D4并联； 所述子模块控制器101，用于实时监测和判断子模块中各电气量及故障状态，当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，发送控制第二开关管T2封锁脉冲的封锁信号和控制旁路开关K闭合的闭合信号将所述子模块旁路。上述的子模块故障保护电路，优选的，所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，当所述子模块控制器101监测到所述子模块电气量满足第一预设值或第二预设值时，导通所述第二晶闸管D4。上述的子模块故障保护电路，优选的，所述子模块控制器101包括监测模块，用于实时监测并判断所述子模块的电气量及故障状态；第一驱动电路，用于当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，发送控制第二开关管T2封锁脉冲的封锁信号；第二驱动电路，用于当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，发送控制旁路开关K闭合的闭合信号；第三驱动电路，用于当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，当所述监测模块监测得到所述子模块电气量满足第一预设值时，导通所述第二晶闸管D4。 上述的子模块故障保护电路，优选的，还包括第三晶闸管D5，所述第一开关管Tl的集电极Cl与所述第三晶闸管D5的阳极相连，所述第一开关管Tl的发射极El与所述第三晶闸管D5的阴极相连，当所述子模块控制器101监测得到子模块电气量满足第二预设值时，所述第三晶闸管D5导通。上述的子模块故障保护电路，优选的，所述子模块控制器101还包括第四驱动电路，用于当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，当所述监测模块监测得到所述子模块电气量满足第二预设值时，导通所述第二晶闸管D4的同时导通所述第三晶闸管D5。一种模块化多电平换流器的子模块故障保护方法，包括当模块化多电平换流器的子模块发生第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，锁闭第二开关管T2、导通第二晶闸管D4 ；关闭旁路开关K，将所述子模块旁路。上述的子模块故障保护方法，优选的，还包括当模块化多电平换流器的子模块发生第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，在导通第二晶闸管D4的同时导通第三晶闸管D5。本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路，包括支撑电容C、均压电阻R、第一开关管Tl、第二开关管T2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一晶闸管D3、旁路开关K、第二晶闸管D4和子模块控制器101 ;当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，第二开关管T2封锁脉冲，第二晶闸管D4导通，系统电流通过第二晶闸管D4流过该产生故障子模块，相当于将该故障子模块旁路，同时子模块控制器发送控制旁路开关K闭合的闭合信号，旁路开关K闭合，系统电流流过K，正式将所述子模块旁路，再投入冗余子模块。采用本专利技术提供的，当所述第二开关管T2开通、第一开关管Tl短路故障时，能够有效防止故障电流扩大至系统。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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。图I是现有技术中模块化多电平换流器的子模块结构示意图；图2是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路实施例I的结构示意图；图3是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路实施例I的第一开关管Tl短路故障发生在桥臂电流i大于零的上半周期时电流流向图；图4是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路实施例I的第一开关管Tl短路故障发生在桥臂电流i小于零的下半周期时电流流向图；图5是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路实施例I中子模块控制器101的结构示意图；图6是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护方法实施例2的结构示意图；图7是本专利技术提供的一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路实施例2的第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模块化多电平换流器的子模块故障保护电路，其特征在于，包括：支撑电容C、均压电阻R、第一开关管T1、第二开关管T2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一晶闸管D3、旁路开关K、第二晶闸管D4和子模块控制器101；其中，所述第一开关管T1的集电极C1通过支撑电容C与所述第二开关管T2的发射极E2相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第一开关管T1的发射极E1相连；所述均压电阻R与所述支撑电容C并联；所述第一开关管T1的发射极E1与所述第一二极管D1的正极相连，所述第一开关管T1的集电极C1与所述第一二极管D1的负极相连；所述第二开关管T2的发射极E2与所述第二二极管D2的正极相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第二二极管D2的负极相连；所述第二开关管T2的发射极E2与所述第一晶闸管D3的阳极相连，所述第二开关管T2的集电极C2与所述第一晶闸管D3的阴极相连；所述第二开关管T2的集电极C2与所述第二晶闸管D4的阳极相连，所述第二开关管T2的发射极E2与所述第二晶闸管D4的阴极相连；所述旁路开关K与所述第二晶闸管D4并联；所述子模块控制器101，用于实时监测和判断子模块中各电气量及故障状态，当所述第二开关管T2开通、第一开关管T1短路故障时，发送控制第二开关管T2封锁脉冲的封锁信号和控制旁路开关K闭合的闭合信号将所述子模块旁路。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：敬华兵，吴强，龚芬，唐剑钊，邓明，翟文杰，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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