[發明專利]一種用于高壓直流斷路器的諧振電子開關及過零控制策略

有效

• 申請號: 202211393315.8
• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115693619B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 陳忠;官瑋平;何青連;胡迪;楊為;王群京;鄭常寶;朱太云;柯艷國;謝佳;常忠廷;張倩
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;許繼電氣股份有限公司;安徽大學;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 商德平

本發明公開了一種用于高壓直流斷路器的諧振電子開關及過零控制策略，屬于高壓輸變電裝備技術領域。所述的受控諧振電子開關過零控制策略，包括采用閉環霍爾傳感器采集諧振電流。霍爾傳感器的輸出信號直接驅動發光管。當諧振電流幅值大于一定值時，發光管發光，當諧振電流幅值低于一定值時，發光管熄滅，表示諧振電流已經接近零點。基于此，通過檢測發光管的信號，快速的判斷諧振電流已經到達了過零點，進而可以關斷開關管，避免開關管關斷大電流而損壞開關管。本發明可廣泛應用于半橋或全橋子模塊組成的柔性直流輸電換流閥子模塊或直流斷路器中，作為上下開關管導通關斷的必要條件。

技術領域

本發明涉及高壓輸變電裝備技術領域，尤其涉及一種用于高壓直流斷路器的受控諧振電子開關及過零控制策略。

背景技術

目前，柔性直流輸電技術發展迅速，為我國可再生能源的接入、多種形態能源互補和靈活消納大規模能源并網提供了強力的技術支撐。但由于適用于高壓直流系統的直流斷路器具有技術局限性，柔性直流電網的發展和構建受到了較大制約。

高壓直流斷路器多采用混合式直流斷路器，其兼顧了機械式直流斷路器和固態直流斷路器的優點，具有很強的分斷能力，然而現階段的高壓直流斷路器方案存在成本過高的問題，為優化直流斷路器拓撲結構，進一步降低高壓直流斷路器的成本，本申請人提供了一種組合式高壓直流斷路器，參見中國發明專利申請CN202210775213.6。

結合參照圖4和圖5，上述組合式高壓直流斷路器包括：一條主斷支路、至少兩條分斷支路、以及至少兩條輔助支路，所述主斷支路中采用受控諧振電子開關，該受控諧振電子開關包括多級半橋子模塊、諧振電感器、承壓電容器以及能量吸收單元，每個半橋子模塊單獨供電，所述半橋子模塊包括上開關管和下開關管。

目前，應用在機械式高壓直流斷路器中的諧振回路，其諧振電流的頻率和幅值是LC自然振蕩的結果，諧振回路開關管導通后不管其狀態，一般諧振電流是幅值從最大逐漸減小的衰減震蕩電流。在上述組合式高壓直流斷路器中，基于半橋子模塊觸發開關的受控諧振回路的諧振電流是幅值逐漸增加的受控震蕩電流，隨著諧振電流的正負極換相相應的開關管也要跟隨諧振電流的反向而關斷導通，上下開關管的導通關斷需在LC諧振電流的過零點交替導通。實現的方法可以事先在小電流情況下測量實際LC諧振電流的頻率，控制裝置按照實際測試的LC諧振電流頻率交替導通。

在實施本發明的過程中，本發明人發現：上述方法中如果LC的參數不會變化是可行的，然而工程中不可避免的由于線路參數及LC參數的變化，必然會導致LC振蕩頻率的變化。如果控制裝置原有的控制頻率與實際的LC振蕩頻率不一致，開關管的導通關斷跟不上諧振電流的變化而提前關斷，開關管就要承受關斷大電流造成的關斷過電壓或因關斷過電流導致開關管損壞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高壓直流斷路器的受控諧振電子開關及過零控制策略，以使受控諧振電流在逐漸增加的過程中，開關管在諧振電流的過零點關斷，降低開關管的關斷電流及關斷電壓應力，避免開關管關斷大電流而損壞。

為此，本發明一方面提供了一種用于高壓直流斷路器的諧振電子開關過零控制策略，所述高壓直流斷路器的主斷支路采用受控諧振電子開關，所述受控諧振電子開關包括半橋子模塊，所述半橋子模塊包括上開關管和下開關管；所述諧振電子開關過零控制策略包括：采用閉環霍爾傳感器采集所述諧振電子開關的諧振電流，由該霍爾傳感器的輸出信號直接驅動正向發光管和反向發光管；當諧振電流正向時，正向發光管發光，反向發光管熄滅，當諧振電流反向時，正向發光管熄滅，反向發光管發光，通過檢測正向發光管和反向發光管的發光信號，據此控制關斷上開關管和下開關管，以避免開關管關斷大電流而損壞。