[發明專利]換流裝置及其組件、無功補償裝置、換流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201910789028.0
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN112436724B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 詹長江;汪濤;虞曉陽;潘磊;邵震霞;焦鑫艷;盧宇;董云龍
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02J3/18
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉興;王月春

本申請涉及換流裝置及其組件、無功補償裝置、換流器及其控制方法。該換流裝置包括：開關單元，包括串聯連接的第一可控半導體器件和第二可控半導體器件；電容器，與開關單元并聯連接；耗能均壓單元，與電容器并聯，并包括串聯連接的第一電阻器和第二電阻器以及第三可控半導體器件，第三可控半導體器件與第一電阻器并聯。

技術領域

本申請涉及高壓電力變換器。更具體的，本申請涉及一種可以實現故障能量消耗的換流裝置，以及由換流裝置構成的無功補償裝置、換流器，及換流器的控制方法。

背景技術

在利用電力變換器實現電力傳輸的高壓直流輸電領域，當受電端交流電網發生故障時，由于發電端和受電端的功率不平衡，直流極線側快速累積能量，繼而導致電壓急劇升高，危害換流閥等設備安全和系統運行。

一種最常見的解決方案是在換流器直流極線之間安裝由半導體開關和耗能電阻串聯構成的直流耗能裝置，在故障時閉合半導體開關，將不平衡能量通過耗能電阻轉化為熱能而消耗掉。該方案在耗能的同時不能兼顧換流器內部的多個裝置串聯時的耗能需求和均壓需求。

目前已經公開的一種方案，將上述耗能電阻又稱制動電阻分解為多個單耗能電阻，并將單電阻作為換流器子模塊的部件，而這些子模塊是相互串聯的。單耗能電阻與半導體開關構成串聯回路。在故障時，半導體開關閉合使電流流過耗能電阻；在正常時半導體開關斷開通過該單耗能電阻的電流。這一方案在子模塊中并聯了一個高壓半導體開關與耗能電阻支路，僅用于消耗交流電網故障情況下的不平衡能量，考慮到交流電網故障概率極低的現實情況，該高壓支路在絕大部分時間里都是處于備用狀態，利用率極低。

發明內容

本申請的一個實施例公開了一種換流裝置，包括：開關單元，包括串聯連接的第一可控半導體器件和第二可控半導體器件；電容器，與所述開關單元并聯連接；耗能均壓單元，與所述電容器并聯，并包括串聯連接的第一電阻器和第二電阻器以及第三可控半導體器件，所述第三可控半導體器件與所述第一電阻器并聯。

可選地，所述耗能均壓單元還包括：第一開關，與所述第一電阻器串聯，并且所述第三可控半導體器件與串聯的所述第一電阻器和所述第一開關并聯。

可選地，所述開關單元還包括：串聯連接的第四可控半導體器件和第五可控半導體器件，串聯連接的第一可控半導體器件和第二可控半導體器件與串聯連接的第四可控半導體器件和第五可控半導體器件彼此并聯。

本申請的一個實施例還提供了一種換流裝置組件，包括串聯連接的至少兩個上述換流裝置的一種。

本申請的一個實施例還提供了一種無功補償裝置，包括前述換流裝置組件，電連接于待補償電路。

本申請的一個實施例還提供了一種換流器，包括前述換流器組件，兩端為直流側，分別與直流線路的兩端電連接，所述換流裝置組件中預定兩個換流裝置之間為交流側，與交流線路電連接。

利用上述任意一種換流裝置、由換流裝置組成的換流裝置組件以及由換流裝置組件組成的無功補償裝置和換流器，可以通過控制第三可控半導體器件的關斷與閉合，使得第一電阻器和第二電阻器可以兼顧，能量消耗和串聯應用時，換流裝置之間的均壓，從而使得該換流裝置的體積可以較小。同時由于該換流器在大部分時間均處于即正常工作狀態，即該換流裝置在大部分時間內處于均壓狀態，第一電阻器和第二電阻器均投入使用，其設備利用率較高。

本申請的一個實施例還提供了控制前述換流器的一種方法，包括：采集所述換流器的直流側電壓；判斷所述直流側電壓是否大于預設的第一閾值；根據判斷結果，控制所述換流器中的至少一部分換流裝置中的第三可控半導體器件導通。

本申請的一個實施例還提供了控制前述換流器的一種方法，包括：采集所述換流裝置中電容器兩端的電壓；判斷所述電容器兩端的電壓是否大于預設的第六閾值；如果是，控制所述換流裝置中的第三可控半導體器件導通，第一可控半導體器件和第二可控半導體器件關斷；如果否，控制所述換流裝置中的第三可控半導體器件關斷。