[發明專利]一種高壓電力電子器件串聯閥觸發信號的通信方法

有效

• 申請號: 200810240399.5
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101478225A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 國彬;潘艷;賀之淵;田磊;錢峰;包海龍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;上海市電力公司
• 主分類號: H02M1/092
• 分類號: H02M1/092
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，特別是涉及一種高壓電力電子器件絕緣柵雙極型功率 管IGBT串聯閥觸發信號的通信方法。

背景技術

由可關斷電力電子器件絕緣柵雙極型功率管IGBT構成的換流閥是基于電壓源換流器 的柔性直流輸電技術的關鍵設備。由于單只電力電子器件IGBT器件所能承受的電壓有限， 很難滿足高壓直流輸電應用的要求。為了提高柔性直流輸電換流閥的電壓等級，采取了將 多只電力電子器件IGBT器件串聯的方式，這就對開關器件的觸發、保護和控制提出了更 高的要求。

電力電子器件IGBT的串聯結構要求閥中所有電力電子器件IGBT的開通和關斷應嚴格 同步，否則延遲開通或提前關斷的器件上將會承受過電壓，造成器件和閥體的損壞。為實 現電力電子器件IGBT的同步開通、關斷，必須在閥控制器和電力電子器件IGBT門極驅動 單元之間增加一個閥觸發脈沖分配環節，將閥控制器產生的觸發控制信號同步分配給閥中 的各個開關器件。另外，電力電子器件IGBT門極驅動單元直接連接并安裝在開關器件上， 處于高壓側，而觸發脈沖分配單元則安裝在閥基礎上，處于地電位側，兩者之間信息傳遞 的可靠性是應考慮的首要問題。

通常的電力電子器件IGBT驅動方式都是將PWM(脈沖寬度調制)觸發信號經過必要的 整形放大處理后直接連接到電力電子器件IGBT的門極。PWM信號的特點本身決定了，它只 包含開通和關斷兩種觸發控制信息，且表現為持續的高低電平交替變換。這就決定了，在 這種PWM通信方式中，線路是以一個較高的開銷來傳輸非常低的信息量，造成通信效率低 和線路損耗大。在高壓電力電子器件IGBT換流閥中，除了需要傳輸正常的PWM開通和關 斷信號外，還需要傳輸閥試驗信號、故障閉鎖信號等其他觸發控制信息，通常的PWM通信 方式所能提供的信息容量就很難滿足要求了。這時就要考慮如何提高傳輸的信息量，一種 思路是增加通信線路數，將各種待傳信號按照并行的方式進行傳輸。但是在柔性直流換流 站中，每個換流閥對應一個觸發脈沖分配單元，而每一個換流閥包含的電力電子器件IGBT 數量則較多(如300kV換流器中換流閥通常包括300只電力電子器件IGBT的串聯)，且每 只電力電子器件IGBT對應有一個門極驅動單元。脈沖分配單元與閥中每一個門極驅動單 元之間都要建立信息傳輸通道，單純依靠增加線路數量來提高通信信息容量則會導致設備 間線路連接數量和接口電路規模的龐大以及線路成本上升等問題。另一種思路是將各種待 傳信息按照一定的規則進行變換后，在一條線路上完成分時傳輸。由于電力電子器件IGBT 換流閥中觸發信號的通信信息量很小，且各種信號之間存在聯系并不是完全并行的關系， 因此，采用這種通信方法在增加了通信信息量的同時，并不會影響通信的實時性，另外還 可以提高通信效率，降低線路損耗。

目前國內外尚未見到有用類似方法實現高壓電力電子器件IGBT串聯閥觸發信號傳輸 的相關技術專利。

發明內容

本發明設計了一種觸發脈沖分配單元與電力電子器件IGBT門極驅動單元之間的觸發 信號通信方法，該方法以光纖作為通信介質，保證了通信的可靠性，并通過一定的調制方 法使各種觸發信號只需一根光纖就可完成傳輸，從而提高了通信效率，降低了通信線路損 耗，并保證了設備之間最小的線路連接數，降低了光纖消耗的成本。

因此本發明提出了一種高壓電力電子器件串聯閥觸發信號的通信方法，其特征在于在 觸發脈沖分配單元和絕緣柵雙極型功率管IGBT的門極驅動單元之間采用唯一的信息傳輸 通道，將各種待傳輸的觸發控制信號經過調制方法調制后在光纖上進行分時傳輸。

其中，所述調制方法包括模擬調制方法或數字調制方法，其中所述模擬調制方法將各 種待傳輸的觸發控制信號變換為幅值、頻率或寬度不同的信號來進行傳輸，所述數字調制 方法將各種待傳輸的觸發控制信號編碼為不同的數字脈沖序列來進行傳輸。

其中，所述調制方法采用閥控制器中的軟件來補償調制前和解調后的所述觸發控制信 號的畸變。

其中，通過脈寬調制模塊將各種待傳輸的觸發控制信號調制為不同時間寬度的脈沖信 號進行傳輸。