[發明專利]基于臨時性閉鎖功能的功率模塊充電模式轉化策略

有效

• 申請號: 201911144101.5
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110868084B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 周登波;姚言超;鄭星星;嚴海健;楊學廣;李倩;焦石;徐攀騰;焦華;郭云漢;柳林海;劉子鵬;胡覃毅;李建勛;朱博;谷裕
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M1/38
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;黃培智

本發明公開了一種基于臨時性閉鎖功能的功率模塊充電模式轉化策略，在對本極單個閥組充電時，旁路開關BPS在合位狀態下合上交流開關，功率模塊進入“直流側短接式交流充電”，完成不控充電后，斷開旁路開關BPS，進入“交流側充電”，閥控啟動“臨時性閉鎖”功能，閉鎖所有功率模塊的觸發脈沖，讓所有模塊處于自然充電狀態，經延時后，撤銷“臨時性閉鎖”，功率模塊進入“交流側充電”。本發明可以防止全橋功率模塊同時導通T3和T4，從而避免直流電容短接放電進而爆炸，也可以實現“直流側短接式交流充電”與“交流側充電”兩種充電策略的平穩過渡，不需要將閥組退出充電然后再次充電，效率更高。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術，具體涉及一種基于臨時性閉鎖功能的功率模塊充電模式轉化策略，利用換流閥控制系統的臨時性閉鎖功能來實現功率模塊“交流側充電”、“直流側短接式交流充電”兩種模式的自動切換。

背景技術

(1)與特高壓常規直流工程相同，特高壓混合柔性直流仍然采用雙極結構，每個極由高端閥組和低端閥組串聯而成，為了實現雙閥組運行、單閥組運行、第二個閥組在線投退等，閥組旁路區域配置有旁路開關BPS和旁路刀閘BPI，如圖1所示；

(2)每個柔性閥組包含三相、六個橋臂，每個橋臂由N個(一般取偶數)級聯的功率模塊(又稱子模塊)和一個串聯電抗器構成，如圖2所示；

(3)混合柔性直流的每個橋臂包含全橋功率模塊和半橋功率模塊，其中，全橋功率模塊包括4個開關模塊T1-T4和直流電容，半橋功率模塊包括2個開關模塊T1-T2和直流電容，開關模塊則由一個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和一個二極管反并聯組成；

(4)由圖2的拓撲結構可知，在自然充電時，若電流從A端流入，則半橋和全橋功率模塊均充電，輸出電壓為﹢Uc；若電流從B端流入，則半橋功率模塊處于旁路，而全橋功率模塊仍然充電，輸出電壓為﹣Uc；由此可知，因充電時間不同，全橋功率模塊電容電壓要高于半橋功率模塊；

(5)閥組交流側充電過程

閥組直流側處于連接狀態，旁路開關BPS在分閘位置，旁路刀閘BPI在拉開位置。當合上交流開關后，功率模塊進入不控充電，此時，閥組控制系統(簡稱組控)向換流閥控制系統(簡稱閥控)下發“交流側充電”信號。經延時后，組控向閥控下發“閥組已帶電”信號，當所有非旁路功率模塊的電容電壓的平均值＞閾值時，觸發所有全橋功率模塊的T4，使得全橋功率模塊變成半橋型功率模塊，從而使兩者的電容電壓趨向一致。

啟動電阻旁路刀閘合上之后，組控下發“可控充電”命令，閥控按照一定的斜率切除N₁個電容電壓較高的功率模塊(半橋觸發T2，全橋觸發T2和T4)，N-N₁個功率模塊處于充電狀態，啟動電容電壓平衡控制，使得電容電壓達到標準值。當所有電容電壓平均值＞閾值后，可控充電完成，可以解鎖運行。

(6)直流側短接式交流充電過程

單閥組運行，在線投入第二個閥組時，首先合上旁路開關BPS，組控向閥控下發“直流側短接式交流充電”信號，接著拉開旁路刀閘BPI，然后合上交流開關，此時三相經旁路開關BPS形成短路，任何一相的上橋臂(或下橋臂)的半橋功率模塊始終無法充電(如圖3)，上下橋臂的全橋功率模塊輸出電壓極性相反，相互抵消，因此，直流側電壓只有下橋臂(或上橋臂)半橋功率模塊的電容電壓之和。交流開關合上之后，經延時后，組控向閥控下發“閥組已帶電”信號，當所有非旁路功率模塊的電容電壓的平均值＞閾值時，閥控在規定時間內相繼觸發N₂個全橋功率模塊的T3，當電流從A端流入時，這部分全橋功率模塊處于旁路狀態，強迫電流從A端流入半橋功率模塊對其進行充電，從而使半橋型功率模塊帶電，如圖4所示。