[發(fā)明專利]保護(hù)設(shè)備、保護(hù)控制方法及模塊化多電平變流器

有效

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• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108448537B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 符松格
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天誠同創(chuàng)電氣有限公司
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122;H02M7/483
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 彭瓊

本發(fā)明實施例公開了一種保護(hù)設(shè)備、保護(hù)控制方法及模塊化多電平變流器，該設(shè)備包括：多個保護(hù)裝置和控制器；每個保護(hù)裝置包括：N個電容器、N個直流短路控制單元和N+1個快速熔斷器；快速熔斷器連接于直流母線和直流匯流母線之間；控制器分別與每個保護(hù)裝置中的直流短路控制單元相連，用于控制直流短路控制單元導(dǎo)通，以保護(hù)未發(fā)生功率半導(dǎo)體器件短路故障的多電平變流器模塊?？焖偃蹟嗥鳑]有串聯(lián)在電路中，僅通過非常小的功率平衡電流，并不通過工作電流，無需對快速熔斷器進(jìn)行冷卻設(shè)計；并且能夠防止故障擴(kuò)大化，保證未發(fā)生故障的變流器正常運(yùn)行；還能夠減少安全隱患的發(fā)生，提高了安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種保護(hù)設(shè)備、保護(hù)控制方法及模塊化多電平變流器。

背景技術(shù)

變流器是使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設(shè)備。為了解決變流器并網(wǎng)大電流問題，變流器一般采用并聯(lián)方式來滿足變流器的大電流要求。

變流器并聯(lián)方式主要為：變流器的直流母線并聯(lián)在一起，交流輸出端也并聯(lián)在一起，采用同步脈沖控制方式對各個變流器控制。

當(dāng)并聯(lián)的變流器中的一臺變流器發(fā)生短路故障時，需要快速去除發(fā)生故障的變流器，防止故障擴(kuò)大化，影響其他變流器的運(yùn)行。

為了保護(hù)變流器，通常采用在并聯(lián)支路的直流側(cè)增加快速熔斷器，將快速熔斷器串聯(lián)在電路中并工作。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中變流器帶直流快速熔斷器的拓?fù)涫疽鈭D。其中，圖1中S1至S6為功率半導(dǎo)體器件，1和2為快速熔斷器，DC+為正直流母線，DC-為負(fù)直流母線。當(dāng)發(fā)生變流器的短路故障時，直流側(cè)的短路電流的熱量累積熔斷快速熔斷器1和2，同時保證正常工作時，快速熔斷器的熱量累積不發(fā)生誤動作。

采用上述的方式，快速熔斷器1和2始終串聯(lián)在電路中并工作，快速熔斷器持續(xù)通過電流并產(chǎn)生損耗，在工作環(huán)境溫度較高時，需要額外對快速熔斷器進(jìn)行冷卻設(shè)計，并且快速熔斷器選型較困難。

另外，當(dāng)變流器中的一個功率半導(dǎo)體器件S1發(fā)生短路故障時，并不會造成直流側(cè)的短路，進(jìn)而不能熔斷快速熔斷器，保護(hù)效果較差。此時需要將故障擴(kuò)大化，擊穿與S1串聯(lián)的功率半導(dǎo)體器件S2，使串聯(lián)的兩個功率半導(dǎo)體器件同時短路，才可以保證快速熔斷器熔斷。將故障擴(kuò)大化，會產(chǎn)生安全隱患，容易發(fā)生安全事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種保護(hù)設(shè)備及其保護(hù)控制方法。

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種保護(hù)設(shè)備，用于模塊化多電平變流器，保護(hù)設(shè)備包括：多個保護(hù)裝置和控制器；

每個保護(hù)裝置包括：N個電容器、N個直流短路控制單元和N+1個快速熔斷器，N為不小于1的正整數(shù)；

N個電容器串聯(lián)于正直流母線和負(fù)直流母線之間；

N個電容器中的每一個電容器分別與N個直流短路控制單元中的一個直流短路控制單元并聯(lián)；

正直流母線通過N+1個快速熔斷器中的第一個快速熔斷器與正直流匯流母線相連；

負(fù)直流母線通過N+1個快速熔斷器中的第N+1個快速熔斷器與負(fù)直流匯流母線相連；

第i個電容器和第i+1個電容器串聯(lián)的節(jié)點(diǎn)通過N+1個快速熔斷器中的第i+1個快速熔斷器與第i個直流匯流母線相連，1≤i≤N-1；

控制器分別與每個保護(hù)裝置中的直流短路控制單元相連，用于控制與發(fā)生短路故障的多電平變流器模塊連接的保護(hù)裝置中的直流短路控制單元導(dǎo)通，以保護(hù)未發(fā)生功率半導(dǎo)體器件短路故障的多電平變流器模塊。

在本發(fā)明的一個實施例中，直流短路控制單元，包括：可控晶閘管；

與直流短路控制單元并聯(lián)的電容器的正極與可控晶閘管的陽極相連；