[發明專利]具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進結構

在審

• 申請號: 201510050591.8
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104617800A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 李斌;何佳偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及電力系統保護控制領域，特別是涉及一種基于MMC換流器的直流系統的直流故障隔離系統。

背景技術

直流故障隔離是柔性直流系統發展的關鍵技術。柔性直流系統發生直流故障時，故障電流將快速上升到很大的過流水平。為了保證直流系統的安全可靠運行，要求在故障發生的幾個毫秒內快速隔離故障線路。目前，針對直流系統直流故障的隔離方法主要有三種：(1)直流故障時通過跳開交流側斷路器實現對直流故障線路的隔離。該方法簡單、方便，但是卻存在動作時間慢、停電面積大導致整個直流系統供電可靠性降低等缺點。(2)利用換流器實現故障清除。這種方法存在投資成本大、額外功率損耗增加等缺點。(3)利用直流斷路器直接切除故障線路，但目前能夠快速動作(一般為幾個毫秒)的大容量直流斷路器技術尚不成熟。綜上所述，目前還缺乏簡單可靠的直流故障隔離方法。

相關專利201410848005.X，《具有直流故障限流能力的MMC換流器改進結構及隔離方法》，已經提出了一種具有直流故障限流能力的MMC換流器改進結構以及相關的隔離方法，該方法通過對直流系統在直流故障時交流側、直流側和換流器內部的故障電流進行有效地限制，大大降低了直流故障對系統的危害，從而降低對直流斷路器動作時間和切除容量的要求。但是，這種方法卻存在如下缺點：一旦限流模塊內的電力電子器件由于故障等原因退出運行，整個MMC換流器都將停止工作，這對于直流系統的可靠運行時非常不利的。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的由于限流模塊內電力電子器件退出運行而導致整個換流器停運的問題，本發明具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進結構，設計了一種具有冗余特性的并聯式限流模塊改進結構。

本發明提出了一種具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進結構，包括由多個子模塊組成的MMC換流器，所述子模塊包括IGBT晶體管T₁、T₂、續流二極管D₁、D₂和直流電容C，連接方式為：一組反并聯的IGBT晶體管T₁和續流二極管D₁，與另一組反并聯的IGBT晶體管T₂和續流二極管D₂構成串聯；該串聯結構再與直流電容C構成并聯；在所述MMC換流器的每個橋臂中設置冗余式限流模塊結構，所述冗余式限流模塊由由兩組IGBT晶體管和續流二極管的反并聯結構并聯，然后再與限流電阻R_limiter并聯構成；正常情況下，只投入限流模塊內的一個IGBT晶體管，另一為備用的IGBT晶體管。

與現有技術相比，本發明針對相關專利提出的直流故障隔離方法，通過對限流模塊結構進行冗余式改進，以提高改進后MMC換流器的運行可靠性。

附圖說明

圖1為相關專利201410848005.X的MMC型換流器改進結構示意圖；

圖2為相關專利201410848005.XMMC型換流器改進結構的電流流通路徑示意圖；

圖3為本發明提出的冗余型限流模塊的改進結構。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施方式，進一步詳述本發明的技術方案。

在相關專利201410848005.X，《具有直流故障限流能力的MMC換流器改進結構及隔離方法》中記載著：直流故障時通過關斷限流模塊內的可控開關T，投入限流電阻R_limter，以實現對系統交流側、直流側和換流器內部的全面限流。從而降低對直流斷路器的動作時間和切除容量要求。該專利記載了一種具有直流故障限流能力的MMC換流器改進結構，包括多個由子模塊組成的MMC換流器，所述子模塊包括IGBT晶體管T₁、T₂和續流二極管D₁、D₂、直流電容C，連接方式為：一組并聯的IGBT晶體管T₁和續流二極管D₁，與另一組并聯的IGBT晶體管T₂和續流二極管D₂構成串聯；該串聯結構再與直流電容C構成并聯；該系統在MMC換流器的每個橋臂中設置限流模塊，所述限流模塊包括IGBT晶體管T和續流二極管D、限流電阻R_limiter，連接方式為：IGBT晶體管T和續流二極管D構成的反并聯模塊串聯接入換流器橋臂，連接方向與MMC已有子模塊內部的可控開關和二極管反并聯模塊方向相反；再與限流電阻R_limiter并聯；