[发明专利]一种IGBT串联型电压源换流器开通电流过冲抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统以及电力电子领域，具体涉及一种IGBT串联型电压源换流器开通电流过冲抑制方法。

背景技术

电压源换流器能够对有功和无功进行独立控制，实现潮流的快速翻转，其在直流输电领域越来越受到关注。为满足高压大功率的要求，有学者提出了IGBT串联型电压源换流器，该方式能够使主电路结构大为简化，控制复杂性大幅降低，所需器件大为减少，从而使得装置更加紧凑，占地面积大大减少。在未来的高压大功率电力电子领域，IGBT串联型换流器将获得更加广泛的应用。

但换流器中的一次设备如换流电抗器、套管等具有一定的对地杂散电容，高压大功率IGBT串联型电压源换流器工作于开关状态，其产生的dv/dt作用于杂散电容上，会在器件开通时产生电流过冲，随着电压等级的提高，电流过冲会越来越大，最终甚至能够超过IGBT的耐受电流，严重影响换流器的正常工作。因此，我们需要采取相应的措施来降低杂散电容的影响。目前，国内尚没有相关的研究文献及产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种IGBT串联型电压源换流器开通电流过冲抑制方法，利用二阶电路阶跃响应的原理，对杂散电容引起的电流过冲实现了有效的抑制，为IGBT串联型电压源换流器的运行提供了可靠的保障。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种IGBT串联型电压源换流器开通电流过冲抑制方法，所述方法用的系统为IGBT串联型电压源换流器抑制系统，用于±10kV以上电压等级的电力系统；包括：电抗器-电容串联支路、半桥结构、杂散电容Cg、电感L和电压源u_s；

所述电抗器-电容串联支路与半桥结构并联；所述杂散电容Cg和电压源u_s并联；所述电感L连接在杂散电容Cg和电压源u_s之间；

其改进之处在于，在所述杂散电容Cg与半桥结构之间接入阻波器单元，与所述杂散电容Cg组成二阶电路；

所述方法通过所述二阶电路的阶跃响应，对杂散电容Cg引起的电流过冲电流进行抑制。

其中，所述阻波器单元由电阻R和电感L₁并联组成；所述阻波器单元工作时包括两种情况：

（1）当杂散电容Cg两端电压不发生变化时，过冲电流流经阻波器单元中的电感L₁，所述电感L₁小于换相电抗器；

（2）当杂散电容Cg两端电压发生变化时，即为阶跃信号作用与二阶电路，通过电感L₁的电流不发生突变，过冲电流流经与电感L₁并联的电阻R，电阻R吸收过冲电流产生的能量，抑制对IGBT1阀模块和IGBT2阀模块的开通电流过冲。

其中，所述电抗器-电容串联支路由电抗器ESL₁、电容C₁、电抗器ESL₂和电容C₂依次串联组成；电抗器-电容串联支路接地；

所述半桥结构由IGBT1阀模块和IGBT2阀模块串联组成；所述IGBT1阀模块和IGBT2阀模块均由IGBT以及与其反并联的二极管组成。

其中，所述杂散电容Cg和电压源u_s均接地。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、在高压（高压是±10kV以上）高频率（1000Hz以上）的情况下，有效抑制了杂散电容对IGBT开通电流过冲的影响，为高压IGBT串联型电压源换流器的可靠运行提供了一定的保障。

2、该方法的实现仅需一个电阻与一个电感并联，结构简单、价格低廉、易于实现。

3、该方法对杂散电容产生的过冲电流有限制作用，不会影响电路的正常工作。

附图说明

图1是本发明提供的高压IGBT串联型电压源换流器电流过冲限制方法的实现结构图

图2是本发明提供的装设阻波器前后IGBT阀开通电流过冲的变化波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的高压IGBT串联型电压源换流器电流过冲限制方法的实现结构图如图1所示，为IGBT串联型电压源换流器抑制系统，用于±10kV以上电压等级的电力系统；包括：电抗器-电容串联支路、半桥结构、杂散电容Cg、电感L和电压源u_s；