[发明专利]电感储能换流关断晶闸管的方法及其电力变流器

说明书

技术领域

本发明属于电力变流技术领域，具体涉及到一种关断晶闸管的方法及其电力变流器。

电力逆变器是现代工业的基础元件，由逆变器为基础可以构成各种电力变流器，广泛用于交直流传动，风力发电、舰船推进和电力机车牵引，电力系统无功补偿等国民经济建设的各个领域，因此研发高性能、低成本的电力逆变器就有重要意义。

背景技术

可以构成逆变器主电路的主要有两大类技术：一类是电容储能LC振荡强制换流的晶闸管电力变流器，另一类是采用门极自关断器件GTO、GTR、IGBT、IGCT等门极全控型器件构成的电力变流器。前一类变流器主要构成晶闸管(SCR)。为了关断晶闸管，电路设置了电容储能换流回路，通过开通附助断晶闸管，使回路的LC放电振荡，放电脉冲关断主晶闸管。这类电力逆变器的缺点是：1、LC放电脉冲电流大，振荡电压高，放电脉冲会对SCR产生较大的电应力，恶化了器件的工作条件，尤其是大容量装置，放电脉冲幅值很大，工程实施难度较大，装置的单机容量受到换流能力的限制；2、换流过程受LC充放电时间常数、SCR器件关断时间的限制，装置的工作频率不宜高，限制了装置的性能提高，3、换流储能电容需要选用高放电速率、低损失角的无感的脉冲电容，价格昂贵，并且电容器的体积大，占据了装置的相当的位置，使装置体积庞大，4、换流能力主要取决换流电容，在参数选择上往往会造成取值小时，重载起动、超载时换流能力不够，不能保证可靠运行，取值大时则造成轻载换流过强，换流损耗增大，降低了装置的效率。由于电容储能强制换流型的晶闸管电力变流器有以上许多缺点，所以已被新型的门极全控型器件构成的电力变流器取代。

由门极全控型器件构成的电力变流器虽然没有电容储能强制换流晶闸管电力变流器的缺点，但它又存在其它一些缺点：1、门极全控型器件对过流、过压都十分敏感，稍有不慎就会造成器件的永久性损坏，因此在保护环节要求苛刻，维修成本很高，2、多数门极全控型器件通态压降较高(IGBT)，或缓冲损耗较大(GTO)，使整机的热负荷增加，散热困难，整机效率受到影响，3、门极全控型器件价格高，且国内不能生产，基本上全部依赖进口，给装置国产化造成极大障碍，如果全部靠进口来满足我国大量的需求则是不合适的。由此形成这样的局面：我国大量生产、价格低廉的晶闸管因为没有自关断能力，而用途有限，自关断器件有大量需求，但国内又不能生产。

因此创新技术，创造一种与我国技术经济水平相适应，新的电力变换技术方法，由此方法设计、制造各种性能优良，价格经济的电力变换器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是改进晶闸管电力变流器的换流方法，创造一种关断晶闸管的新方法，以克服电容储能换流的缺点，使之发挥晶闸管电流容量大，通态压降低，器件制造技术成熟，国内供应充足，价格便宜的优势，使电力变流器既能获得良好技术性能，又有制造成本低，便于普及推广，成为一种具有我国技术特色的新技术。

实现本发明的目的是一种电感储能关断晶闸管的新方法：

(1)设置电感储能换流单元HL，用于产生关断主功率变换单元ZG的主晶闸管T的换流脉冲电流。电感储能换流单元HL由电感L储能，储存关断主晶闸管的换流电流I_L，通过控制储能电感L的电流I_L的流动路径，使主功率变换单元ZG需要关断的该主晶闸管T呈反向偏置而关断；储能电感L的电感量根据不同装置的应用要求选取，一般的选取范围在0.3mH——3mH之间；

储能电感L的电流注人方式有自注式和它注式，由主回路电源Ud向储能电感L注入电流I_L的为自注式，由辅助电源Uf向储能电感L注入电流的为它注式；