[發明專利]模塊化多電平換流器橋臂電流方向測量裝置及判斷方法

有效

• 申請號: 201410075936.0
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103901257A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 郭捷;胡文平;王磊
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: G01R19/14
• 分類號: G01R19/14;G01R31/28
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國;齊蘭君

技術領域

本發明屬于本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種模塊化多電平換流器橋臂電流方向測量裝置及判斷方法。

背景技術

????電力電子技術的不斷發展為建設智能、清潔、高效的現代電力系統提供了強大的支持，在高壓直流輸電（HVDC）和柔性交流輸電（FACTS）領域均取得了廣泛的應用。模塊化多電平換流器（Modular?Multilevel?Converter,?MMC）作為新一代高壓大功率換流裝置，具有輸電容量大，有功無功可獨立控制，交流輸出無需復雜的濾波裝置，可靠性高，可向無源或弱受端系統輸電等諸多優點，被認為是柔性直流輸電的代表性技術。

模塊化多電平換流器為三相全橋結構，該三相全橋的每個橋臂由n個子模塊（SM）串聯而成，其中n為大于1的整數，每個子模塊的結構相同；模塊化多電平換流器還包括主控制器。橋臂上串聯有緩沖電抗器，換流器直流側連接直流電壓源，交流側通過經電抗器連接交流系統。子模塊為換流器的基本結構，包括子模塊主電路和子模塊保護驅動電路，其中子模塊主電路包括由兩個帶有反向并聯二極管的開關管K1-K2和直流電容器C構成單相半H橋結構。

在模塊化多電平換流器的控制策略方面，控制各子模塊直流電容電壓在適當的范圍內（子模塊電容電壓控制）是一類重要的研究課題。在實用化的子模塊電容電壓控制方法中，橋臂電流方向是一個重要的控制參數，需要實時測量。橋臂電流除基波分量外還含有直流分量和倍頻分量，無法通過電磁式電流互感器精確測量，已有的測量方法是通過電流傳感器測量橋臂電流，然后直接判斷電流方向。這種判斷方法本身雖然簡單直接，但是這種測量方法的缺點在于測量點在橋臂連接線上，對電流傳感器及其隔離供電電源的絕緣水平要求很高，該絕緣水平要求達到了與換流器交流側相同的絕緣等級，即一般會達到數十到數百kV水平。這造成高壓電流傳感器研制或選型困難，大幅提高了電流方向檢測裝置的復雜程度和成本，也降低了可靠性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可大幅降低電流傳感器絕緣要求和成本、并能提高可靠性的模塊化多電平換流器橋臂電流方向測量裝置及判斷方法。

為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種模塊化多電平換流器橋臂電流方向測量裝置，包括第一單片機U1、第二單片機U2、第一電流傳感器TA1、第二電流傳感器TA2、第一運算放大器U3、第二運算放大器U4、第一光電耦合器U5、第二光電耦合器U6、電阻R1-R16和電容C1-C2；

所述第一電流傳感器TA1的一次側套在被測子模塊的上開關管K1集電極引出線上；所述第二電流傳感器TA2的一次側套在被測子模塊的下開關管K2集電極引出線上；

所述電阻R2與電阻R3串聯后接在所述第一電流傳感器TA1的輸出端和所述第一運算放大器U3的同相輸入端3腳之間；所述第一運算放大器U3的輸出端6腳接所述第一單片機U1的AD信號輸入端59腳；所述電阻R6接在所述第一運算放大器U3反向輸入端2腳與輸出端6腳之間；所述電阻R4接在所述第一運算放大器U3反向輸入端2腳與-15V直流電源之間；所述電阻R1接在所述第一電流傳感器TA1的輸出端和模擬地GNDA之間；所述電容C1接在所述電阻R2與電阻R3的節點和模擬地GNDA之間；所述電阻R5接在所述第一運算放大器U3的同相輸入端3腳和模擬地GNDA之間；

所述電阻R8與電阻R9串聯后接在所述第二電流傳感器TA2的輸出端和所述第一運算放大器U4的同相輸入端3腳之間；所述第二運算放大器U4的輸出端6腳接所述第一單片機U1的AD信號輸入端60腳；所述電阻R12接在所述第二運算放大器U4反向輸入端2腳與輸出端6腳之間；所述電阻R10接在所述第二運算放大器U4反向輸入端2腳與-15V直流電源之間；所述電阻R7接在所述第二電流傳感器TA2的輸出端和模擬地GNDA之間；所述電容C2接在所述電阻R8與電阻R9的節點和模擬地GNDA之間；所述電阻R11接在所述第二運算放大器U4的同相輸入端3腳和模擬地GNDA之間；

????所述第一光耦合器U5的陽極1腳經所述電阻R13接被測子模塊的上開關管K1柵極；所述第一光耦合器U5的發射極3腳接所述單片機U1的數字信號輸入端4腳；所述第一光耦合器U5的負極2腳接被測子模塊的上開關管K1發射極；所述第一光耦合器U5的集電極4腳接+3.3V直流電源；所述第一光耦合器U5的發射極3腳經所述電阻R14接數字地GNDD；?