[发明专利]双向功率阀及其控制方法和使用其的混合多端高压直流系统

权利要求书

1.一种用于发生在高压直流导体中的电流的双向功率阀，包括：

第一导通方向的第一功率二极管布置；

第二导通方向的第二功率二极管布置；

与所述第二功率二极管布置串联连接的机械隔离开关；和

功率阀控制器，其适于响应于所述高压直流导体电流方向从所述第一导通方向换向到所述第二导通方向而控制所述机械隔离开关闭合；

其中：

所述第一功率二极管布置与串联连接的所述第二功率二极管布置和所述机械隔离开关并联连接；并且

所述第一功率二极管布置的所述第一导通方向与所述第二功率二极管布置的所述第二导通方向彼此相反。

2.根据权利要求1所述的双向功率阀，其中：

所述第一功率二极管布置包括多个串联连接的第一功率二极管单元。

3.根据权利要求2所述的双向功率阀，其中：

所述第二功率二极管布置包括第二功率二极管单元；并且

所述第二功率二极管单元的反向峰值电压基本上等于或者大于所述多个第一功率二极管单元的正向偏置电压之和，且小于所述正向偏置电压之和的预定倍数。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的双向功率阀，其中：

所述功率阀控制器进一步适于响应于所述高压直流导体电流方向从所述第二导通方向换向到所述第一导通方向而控制所述机械隔离开关断开。

5.根据权利要求4所述的双向功率阀，还包括：

电流传感器，所述电流传感器用于感测所述高压直流导体电流方向并且向所述功率阀控制器发送表示所述高压直流导体电流方向的信号；

其中：

当所述信号表明所述高压直流导体电流方向与所述第一功率二极管布置的所述第一导通方向一致时，所述机械隔离开关被控制成断开。

6.一种混合多端高压直流系统，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的用于发生在所述高压直流导体中的电流的双向功率阀；

基于LCC的整流器；

基于VSC的第一逆变器；以及

基于VSC的第二逆变器；

其中：

所述基于VSC的第一逆变器通过所述高压直流导体和所述双向功率阀连接到所述基于LCC的整流器和所述基于VSC的第二逆变器两者之一；并且

所述双向功率阀的所述第一功率二极管布置的所述第一导通方向指向所述基于VSC的第一逆变器。

7.根据权利要求6所述的混合多端高压直流系统，还包括：

系统控制器，所述系统控制器适于控制闭锁/解锁所述基于LCC的整流器并且切换所述基于VSC的第一逆变器以作为整流器工作。

8.一种直流路径换向方法，包括：

(a)正向偏置第一导通方向的第一功率二极管布置，同时将所述第一功率二极管布置两端的电压放置在串联连接的断开的机械隔离开关和第二导通方向的第二功率二极管布置的两端；

(b)闭合所述机械隔离开关；以及

(c)正向偏置所述第二功率二极管布置；

其中：

所述第一功率二极管布置的所述第一导通方向与所述第二功率二极管布置的所述第二导通方向彼此相反。

9.根据权利要求8所述的直流路径换向方法，还包括在步骤(a)、(b)和(c)之后的步骤：

(d)正向偏置所述第一功率二极管布置；以及

(e)断开所述机械隔离开关。

10.根据权利要求9所述的直流路径换向方法，其中：

所述步骤(e)在所述步骤(d)之后。