[發(fā)明專利]一種串聯(lián)功率模塊的自動合閘旁路保護裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011636459.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112865502B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝曄源;盛曉東;王宇;葉晗;段軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司;常州博瑞電力自動化設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京律和信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 謝清萍;王月春

本申請?zhí)峁┮环N串聯(lián)功率模塊的自動合閘旁路保護裝置及控制方法。所述裝置包括第二直流電容支路、合閘觸發(fā)單元、分閘觸發(fā)單元和失電保護單元，合閘觸發(fā)單元、第二直流電容支路與電源單元并聯(lián)；旁路開關(guān)合閘線圈和觸發(fā)元件串聯(lián)后與第一直流電容并聯(lián)，旁路開關(guān)合閘線圈閉合控制功率模塊的旁路開關(guān)合閘；失電保護單元包括并聯(lián)在觸發(fā)元件兩端的失電保護開關(guān)，測到電源單元輸出電壓降到一定值時，控制失電保護開關(guān)閉合，使旁路開關(guān)合閘線圈得電，功率模塊的旁路開關(guān)閉合。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及大功率電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)功率模塊的自動合閘旁路保護裝置及控制方法。

背景技術(shù)

在大容量大功率電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域，為了提升換流器的傳輸能力，通常采用鏈?zhǔn)蕉嚯娖郊夹g(shù)，將多個功率模塊串聯(lián)。

由于功率模塊之間是相互串聯(lián)的關(guān)系，當(dāng)其中一個功率模塊故障時，不應(yīng)對其他功率模塊造成不利影響。因此，在功率模塊的交流側(cè)并聯(lián)旁路開關(guān)，當(dāng)功率模塊故障時，快速閉合旁路開關(guān)，將故障旁路。

在分布式潮流控制器或電壓暫降治理裝置中模塊為串聯(lián)連接在線路中，其串聯(lián)模塊交流側(cè)兩端并聯(lián)旁路開關(guān)，不僅能夠起到故障旁路的功能，在輸電線路停電、檢修時，可以先閉合旁路開關(guān)，或者使旁路開關(guān)一直保持閉合狀態(tài)，待系統(tǒng)取能正常，控制系統(tǒng)正常啟動后，再去執(zhí)行啟動流程。

如果在線路帶電時，串聯(lián)功率模塊的旁路開關(guān)未閉合，會有潛在風(fēng)險，原因如下：串聯(lián)功率模塊通常是通過串聯(lián)在線路中的電流互感器取能，因此在線路不帶電時串聯(lián)功率模塊無法取能，線路帶電時大電流迅速流入功率模塊，電容電壓迅速上升，而電源建立需要時間，控制系統(tǒng)來不及啟動做出反應(yīng)，旁路開關(guān)來不及合閘，直流電壓就會一直上升，功率模塊存在過壓風(fēng)險。因此，最安全的做法是，要在電源失電的情況下保證旁路開關(guān)是合閘狀態(tài)。

不僅在啟動時需要確保開關(guān)在合位，在運行過程中，由于線路停電或電源故障等原因造成電源失電時，需要確保旁路開關(guān)能夠迅速閉合。而現(xiàn)有旁路技術(shù)主要關(guān)注旁路可靠性以及旁路速度，未考慮開關(guān)在沒有電源情況下的動作特性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供一種串聯(lián)功率模塊的自動合閘旁路保護裝置，包括電源單元、第二直流電容支路、合閘觸發(fā)單元、分閘觸發(fā)單元、控制單元和失電保護單元，所述電源單元包括電源；所述第二直流電容支路并聯(lián)連接在所述電源單元的兩端，所述第二直流電容支路包括第二直流電容；所述合閘觸發(fā)單元并聯(lián)連接在所述第二直流電容支路的兩端，所述合閘觸發(fā)單元包括第一直流電容、二極管、旁路開關(guān)合閘線圈和觸發(fā)元件，所述第一直流電容的負極與所述電源單元的負極連接；所述二極管的陽極與所述第二直流電容支路的正極連接，所述二極管的陰極與所述第一直流電容的正極連接；所述旁路開關(guān)合閘線圈和觸發(fā)元件串聯(lián)連接后與所述第一直流電容并聯(lián)連接，控制所述功率模塊的旁路開關(guān)的合閘；所述分閘觸發(fā)單元并聯(lián)連接在所述電源的兩端，控制所述功率模塊的旁路開關(guān)的分閘；所述控制單元控制所述觸發(fā)元件的導(dǎo)通或關(guān)斷；所述失電保護單元包括并聯(lián)在所述觸發(fā)元件兩端的失電保護開關(guān)，檢測到電源單元輸出電壓下降到一定值時，控制所述失電保護開關(guān)閉合，使得所述旁路開關(guān)合閘線圈得電，所述功率模塊的旁路開關(guān)閉合。

根據(jù)一些實施例，所述失電保護單元還包括失電檢測電路，所述失電檢測電路檢測到電源單元輸出電壓下降到一定值時，控制所述失電保護開關(guān)閉合，使得所述旁路開關(guān)合閘線圈得電，所述功率模塊的旁路開關(guān)閉合。

根據(jù)一些實施例，所述裝置還包括第一并聯(lián)電阻和第二并聯(lián)電阻，所述第一并聯(lián)電阻并聯(lián)連接在所述第一直流電容兩端；所述第二并聯(lián)電阻并聯(lián)連接在所述第二直流電容支路的兩端；其中，所述第二直流電容的容值小于所述第一直流電容的容值；或者所述第二并聯(lián)電阻的阻值小于所述第一并聯(lián)電阻的阻值；或者所述第二直流電容的容值和所述第二并聯(lián)電阻的阻值的乘積小于所述第一直流電容的容值和所述第一并聯(lián)電阻的阻值的乘積。

根據(jù)一些實施例，所述裝置還包括防反二極管，所述防反二極管串聯(lián)在所述電源的正極與電源單元輸出端之間。