[發(fā)明專利]一種提高串聯(lián)鏈式變流設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310109779.6
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN104079153A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝曄源;盛曉東;吳小丹;王翀;方太勛;劉為群;吳扣林;魏星
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02J9/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力自動化設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用循環(huán)冗余技術(shù)提高串聯(lián)鏈式變流設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

在串聯(lián)模塊的變流設(shè)備拓撲中，例如鏈式靜止同步補償器、半橋模塊化多電平變流器、全橋模塊化多電平變流器、級聯(lián)型兩電平/多電平變流器等，為了提高設(shè)備運行可靠性，通常設(shè)置至少一個冗余模塊，這些模塊在正常工作時處于旁路狀態(tài)，對設(shè)備運行方式?jīng)]有影響，在串聯(lián)的某個模塊出現(xiàn)故障時將冗余模塊投入，把故障模塊旁路，實現(xiàn)了故障的切除。

在傳統(tǒng)冗余模式下，對冗余模塊的控制采用靜態(tài)方式，即選定的冗余模塊始終處于旁路狀態(tài)，盡管可以通過多重取能保證該模塊的正常收發(fā)信號，但控制電路、驅(qū)動電路和功率器件長期處于同一種工況，容易造成器件老化和應(yīng)力疲勞，降低了設(shè)備運行可靠性。

在傳統(tǒng)冗余模式下，冗余模塊長期處于旁路狀態(tài)，其直流電容電壓為零，本模塊的控制電源無法從自身獲得，必須從其他模塊獲得，使得串聯(lián)模塊的負荷不對稱，加劇了串聯(lián)模塊電壓的不平衡，必須在控制中加以處理，增加了控制的復(fù)雜性，降低了魯棒性。

在傳統(tǒng)冗余模式下，冗余模塊直流電容電壓為零，在其他模塊故障時將冗余模塊投入，此時由于冗余模塊直流電壓為零，從而等效的電壓源輸出有一個缺口，會造成系統(tǒng)電壓對設(shè)備的電流沖擊，進而會出現(xiàn)直流電壓的過調(diào)，不利于設(shè)備安全。

鑒于此，本發(fā)明人提出一種采用循環(huán)冗余技術(shù)提高串聯(lián)鏈式變流設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的方法，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種提高串聯(lián)鏈式變流設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的方法，其可滿足串聯(lián)鏈式變流設(shè)備的可靠性和動態(tài)響應(yīng)性能，控制簡單，且避免了系統(tǒng)電壓對設(shè)備的電流沖擊。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種提高串聯(lián)鏈式變流設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的方法，基于串聯(lián)模塊的變流設(shè)備拓撲，所述拓撲包含至少2個依次串接的串聯(lián)模塊，各串聯(lián)模塊均包括4個開關(guān)管、一個直流電容和一個放電電阻，第一開關(guān)管的發(fā)射極連接第三開關(guān)管的集電極，第二開關(guān)管的發(fā)射極連接第四開關(guān)管的集電極，而第一、二開關(guān)管的集電極共同連接直流電容的正極，直流電容的負極分別連接第三、四開關(guān)管的發(fā)射極，所述放電電阻并接在直流電容的兩端；所述第一、三開關(guān)管的連接點引出一個端子作為串聯(lián)模塊的輸入端，第二、四開關(guān)管的連接點引出一個端子作為串聯(lián)模塊的輸出端，所述各串聯(lián)模塊順序連接形成基于串聯(lián)模塊的變流設(shè)備拓撲；將整個拓撲結(jié)構(gòu)中的串聯(lián)模塊依次循環(huán)作為冗余模塊，進行旁路處理：閥基控制裝置下發(fā)旁路命令到其中一個或多個模塊的串聯(lián)模塊內(nèi)部控制板，串聯(lián)模塊內(nèi)部控制板直接控制串聯(lián)模塊的可控器件脈沖，使該模塊處于旁路狀態(tài)、冗余備用；間隔一段時間后，閥基控制裝置收回發(fā)給該模塊的旁路命令，并下發(fā)旁路命令到下一個或多個模塊的串聯(lián)模塊內(nèi)部控制板，實現(xiàn)依次移位循環(huán)冗余。

上述間隔時間取值范圍為0.1ms～200ms。

上述各串聯(lián)模塊中的開關(guān)管采用可控關(guān)斷器件或雙向晶閘管。

采用上述方案后，本發(fā)明使串聯(lián)模塊輪流處于冗余狀態(tài)，控制簡單，整個解決了冗余模塊投入時的沖擊和超調(diào)問題，避免冗余模塊長時間處于靜態(tài)備用狀態(tài)的不可靠性，提高了串聯(lián)鏈式變流設(shè)備運行可靠性和動態(tài)響應(yīng)性能，且避免了系統(tǒng)電壓對設(shè)備的電流沖擊。本發(fā)明可以適用于所有含有串聯(lián)模塊的拓撲結(jié)構(gòu)，包括鏈式靜止同步補償器、半橋模塊化多電平變流器、全橋模塊化多電平變流器、級聯(lián)型兩電平/多電平變流器等，不因模塊的基本結(jié)構(gòu)而變化；且適用于包括各種容量、各種電壓等級的應(yīng)用，包括且不限于6kV、10kV、20kV、33kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV電壓等級，可滿足不同規(guī)模、不同電壓等級的鏈式串聯(lián)結(jié)構(gòu)的冗余控制需要，不增加設(shè)備成本，控制性能優(yōu)化明顯。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的循環(huán)冗余方案脈沖循環(huán)示意圖；

圖1（a）是單個串聯(lián)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的脈沖循環(huán)換位時序圖；

圖3是循環(huán)冗余控制下冗余指令與電壓波形圖；

其中，3張子圖的橫坐標一致，都是時間軸，單位：ms；第一張子圖（a）的縱坐標為串聯(lián)模塊個數(shù)，無單位；第二張子圖（b）的縱坐標是A相1#模塊的直流電壓，單位：V；第三張子圖的縱坐標是A相模塊運行總電壓，單位：V；

圖4是循環(huán)冗余控制下故障旁路的動態(tài)響應(yīng)圖；