[發明專利]換流鏈、換流器及故障清除方法

在審

• 申請號: 202110253956.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112910237A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 郭銘群;郭賢珊;李明;文衛兵;石巖;楊勇;劉杰;姜田貴;謝曄源;姚宏洋;潘勵哲;李琦;魏爭;王加龍;晁陽
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網經濟技術研究院有限公司;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
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種換流鏈、換流器及故障清除方法，所述換流鏈由N個同向串聯的所述故障自清除子模塊構成；每個所述故障自清除子模塊都包括直流電容、第一功率器件、限流元件和第一半橋支路；所述第一半橋支路由第三功率器件和第四功率器件串聯構成；所述直流電容與所述第一功率器件串聯后與所述第一半橋支路并聯，所述限流元件并聯設置在所述第一功率器件兩端；所述第四功率器件的兩端設置為子模塊的端口連接點。本發明的換流器由換流鏈構成；換流鏈采用上述故障自清除子模塊構成。本發明具有保護速度快、易于實現及可靠性高等技術優勢。

技術領域

本發明涉及一種大功率電力電子變流技術領域，特別是關于一種換流鏈、換流器及故障清除方法。

背景技術

作為新一代直流輸電技術，柔性直流輸電突出體現全控型電力電子器件、電壓源變流器和高頻調制三大技術特點，可解決常規直流輸電的諸多固有瓶頸：柔性直流輸電系統可以快速獨立地控制與交流系統交換的有功和無功功率、控制公共連接點的交流電壓、潮流反轉方便靈活、可以自換相，因此具有提高交流系統電壓穩定性、功角穩定性、降低損耗、事故后快速恢復、便于電力交易等功能。加之設計施工方便靈活、施工周期短、電磁場污染、噪聲污染小、沒有油污染的特點，使得柔性直流特別適合在連接分散的新能源電源、弱交流節點處的交流電網非同步互聯、偏遠負荷供電、海上鉆井平臺或孤島供電、提高配電網電能質量等領域應用。

作為柔性直流輸電技術的核心裝備，采用模塊化多電平技術的柔性直流換流閥關系著柔性直流輸電工程安全可靠運行。模塊化柔性直流換流閥由數量眾多的半橋或者全橋子模塊串聯，當子模塊發生驅動故障、功率器件故障等故障都可能造成上下管功率器件同時導通，此時直流電容直通短路放電，短路電流可達上百kA，造成子模塊功率器件爆裂、子模塊結構件飛濺，繼而影響其他正常模塊的運行，造成系統停運。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種換流鏈、換流器及故障清除方法，其解決了子模塊短路故障無法快速有效保護的難題，提高了系統運行的可靠性。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種換流鏈，所述換流鏈由N個同向串聯的所述故障自清除子模塊構成；每個所述故障自清除子模塊都包括直流電容、第一功率器件、限流元件和第一半橋支路；所述第一半橋支路由第三功率器件和第四功率器件串聯構成；

所述直流電容與所述第一功率器件串聯后與所述第一半橋支路并聯，所述限流元件并聯設置在所述第一功率器件兩端；所述第四功率器件的兩端設置為子模塊的端口連接點。

進一步，所述直流電容與所述第一半橋支路的并聯回路上設置有用于檢測電流大小的第一測量元件，所述第一測量元件與所述第一功率器件串聯。

進一步，還包括控制與驅動板和保護比較電路；所述控制與驅動板用于控制驅動所述第一功率器件、第三功率器件和第四功率器件的導通或關斷；所述第一測量元件的輸出端與所述保護比較電路連接，所述保護比較電路內預先設置有保護定值，當所述第一測量元件傳輸至的電流大于保護定值最大值時輸出短路保護信號；所述保護比較電路將短路保護信號輸出至所述控制與驅動板，所述控制與驅動板根據短路保護信號控制所述第一功率器件導通或者關斷。

進一步，所述限流元件為電阻或電感。

進一步，所述第一功率器件、第三功率器件和第四功率器件均采用IGBT、MOSFET、IGCT或者GTO。

進一步，還包括第二半橋支路和第二功率器件；所述第二半橋支路由第五功率器件和第六功率器件串聯構成；所述第二功率器件的兩端也并聯設置有所述限流元件，所述直流電容與所述第二功率器件串聯后與所述第二半橋支路并聯，子模塊端口連接點位于所述第一半橋支路的中點以及所述第二半橋支路的中點。

進一步，所述直流電容與所述第二半橋支路的并聯回路上設置有用于檢測電流大小的第二測量元件，所述第二測量元件與所述第二功率器件串聯。