[发明专利]自泄能装置、换流链系统、换流器及控制方法、设备及介质

说明书

本申请提供自泄能装置、换流链系统、换流器及控制方法、设备及介质。所述自泄能装置包括：直流电容；第一功率半导体开关器件，集电极与所述直流电容的正极连接；第二功率半导体开关器件，发射极与所述直流电容的负极连接，集电极与所述第一功率半导体开关器件的发射极连接，作为所述自泄能装置的正端；第一自泄能单元，包括串联连接的第三功率半导体开关器件、与第一电阻或第一电感，所述第一自泄能单元的连接方式包括：连接在所述直流电容的正极与所述自泄能装置的正端之间，或者连接在所述自泄能装置的正端与所述直流电容的负极之间。

技术领域

本申请涉及大功率电力电子变流技术领域，具体涉及自泄能装置、换流链系统、换流器及控制方法、设备及介质。

背景技术

电压源型换流器技术是一种以可关断器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型换流技术。在低压应用场合，由IGBT构成的两电平换流器得到了广泛的应用，为解决其换流器输出电压高频跃变带来设备dv/dt应力大、系统损耗大、噪声高和电磁环境严酷等问题，提出了三电平电压源换流器，在电压等级和容量上扩展了电压源型换流器的应用场合。

随着模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的出现，多电平换流器在柔性直流输电领域也得到了成功的应用，电压等级达到数百千伏，容量达到数千兆。

电压源型换流器由大量子模块串联而成，当子模块发生故障时，子模块承受的直流电压升高，如果不能够快速将子模块上的能量释放掉，可能造成子模块损坏，故障的子模块如果无法在交流侧旁路，事故将进一步扩大，甚至会造成整个换流器损坏。除了子模块自身故障造成直流电压升高，还有其他因素造成直流侧能量的积累，导致直流电压升高。如当换流器的能量无法在交流侧送出时，也会在直流侧积累能量，因此子模块的过电压保护以及能量的释放至关重要。

现有技术中，通常将由功率半导体开关器件与电阻构成的过压保护电路放置在直流侧，放置直流侧的缺陷在于以下几点。

因为直流没有过零点，因此，放在直流侧必须使用全控型功率半导体开关器件，否则泄能电路无法有效关断，而全控型功率半导体开关器件与半控型器件晶闸管相比成本更高，且承受过电压、过电流能力差。

直流侧的过压保护电路无法保护子模块交流侧的故障，保护的范围受限。

直流侧的过压保护电路无法将子模块旁路，会导致故障范围扩大，需要额外增加交流旁路开关或其他旁路设备。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个，本申请实施例提供一种自泄能装置，具有正端和负端，所述自泄能装置包括直流电容、第一功率半导体开关器件、第二功率半导体开关器件、第一自泄能单元，所述第一功率半导体开关器件包括第一集电极和第一发射极，所述第一集电极与所述直流电容的正极连接；所述第二功率半导体开关器件包括第二集电极和第二发射极，所述第二发射极与所述直流电容的负极连接，所述第二集电极与所述第一发射极连接，作为所述自泄能装置的正端；所述第一自泄能单元包括串联连接的第三功率半导体开关器件以及第一电阻或第一电感，所述第一自泄能单元的连接方式包括：连接在所述直流电容的正极与所述自泄能装置的正端之间以构成交流侧；或者连接在所述自泄能装置的正端与所述直流电容的负极之间以构成交流侧。作为本申请的一个方面，所述自泄能装置还包括第四功率半导体开关器件、第五功率半导体开关器件，所述第四功率半导体开关器件包括第四集电极和第四发射极，所述第四集电极与所述第一集电极连接；所述第五发射极与所述第二发射极连接，所述第五功率半导体开关器件包括第五集电极和第五发射极，所述第五集电极与所述第四发射极连接，作为所述自泄能装置的负端。

作为本申请的一个方面，所述第一自泄能单元的连接方式还包括：

连接在所述自泄能装置的正端与所述自泄能装置的负端之间以构成交流侧；或者

连接在所述直流电容的正极与所述自泄能装置的负端之间以构成交流侧；或者