[发明专利]具有故障阻断能力的柔性直流输电DC/DC变换器

权利要求书

1.一种柔性直流输电DC/DC变换器故障保护方法，其特征在于所述方法利用具有故障阻断能力的柔性直流输电DC/DC变换器进行故障保护，所述柔性直流输电DC/DC变换器包括晶闸管串T11、晶闸管串T12、晶闸管串T21、晶闸管串T22、半桥子模块串、电感L，其中：

所述晶闸管串T11、晶闸管串T12、晶闸管串T21、晶闸管串T22的电路结构均相同，每个晶闸管串均包括多个正向串联的晶闸管；

所述半桥子模块串包括半桥子模块SM1~半桥子模块SMN，半桥子模块SM1~半桥子模块SMN的电路结构均相同，对于半桥子模块SM1~半桥子模块SMN，前者的电流输出端依次与后者的电流输入端相连；

所述晶闸管串T11和晶闸管串T21反向并联，分别与直流低压侧正极和半桥子模块SM1的输入级相连；

所述晶闸管串T12和晶闸管串T22反向并联，分别与直流高压侧正极和半桥子模块SM1输入级相连；

所述半桥子模块SMN的电流输出端与电感L的第一端相连；

所述电感L的第二端同时与直流低压侧负极和直流高压侧负极相连；

包括如下步骤：

步骤一、根据直流低压侧与直流高压侧之间的功率传输方向设置晶闸管串T11、晶闸管串T12、晶闸管串T21、晶闸管串T22的通断状态，具体步骤如下：

当功率自直流低压侧向直流高压侧传输时，将晶闸管串T11、晶闸管串T12进行控制开关状态，而晶闸管串T21、晶闸管串T22始终设置为关断状态；

当功率自直流高压侧向直流低压侧传输时，将晶闸管串T21、晶闸管串T22进行控制开关状态，而晶闸管串T11、晶闸管串T12始终设置为关断状态；

步骤二、控制半桥子模块SM1~半桥子模块SMN的充、放电状态，进而在直流低压侧与直流高压侧之间发生功率传输时，维持能量平衡，具体步骤如下：

步骤二一、采用功率控制的方式生成直流高压侧电流参考信号；

步骤二二、采用能量平衡控制的方式调节直流低压侧电流参考信号，以使半桥子模块SM1~半桥子模块SMN的电容电压均值等于电容电压参考均值；

步骤二三、将直流高压侧电流参考信号与调节后的直流低压侧电流参考信号进行叠加，并将叠加信号作为半桥子模块串电流参考信号；

步骤二四、将半桥子模块串电流参考信号与半桥子模块串实际电流信号的差值输入比例积分调节器；

步骤二五、将比例积分调节器输出的电压信号与关断晶闸管串所需的反压参考信号叠加，并将叠加信号作为半桥子模块串的电压参考信号；

步骤二六、基于半桥子模块串电压参考信号，并采用半桥子模块电容电压平衡控制及调制的方式，得到半桥子模块SM1~半桥子模块SMN的驱动信号；

步骤三、根据直流高压侧电压和直流低压侧电压的状态以及晶闸管串的开关状态，进而在出现故障时控制系统的工作状态，实现故障阻断功能，具体步骤如下：

当检测到直流低压侧电压低于直流低压侧阈值电压，或者直流高压侧电压低于直流高压侧阈值电压，判断为系统故障并给出故障信号；

当功率自直流低压侧向直流高压侧传输时，在为关断晶闸管串T11加反压结束时刻检测流过晶闸管串T11的电流，若流过晶闸管串T11的电流绝对值大于阈值电流，判断系统故障并给出故障信号，否则正常运行；

当功率自直流低压侧向直流高压侧传输时，在为关断晶闸管串T12加反压结束时刻检测流过晶闸管串T12的电流，若流过晶闸管串T12的电流绝对值大于阈值电流，判断系统故障并给出故障信号，否则正常运行；

当功率自直流高压侧向直流低压侧传输时，在为关断晶闸管串T22加反压结束时刻检测流过晶闸管串T22的电流，若流过晶闸管串T22的电流绝对值大于阈值电流，判断系统故障并给出故障信号，否则正常运行；

当功率自直流高压侧向直流低压侧传输时，在为关断晶闸管串T21加反压结束时刻检测流过晶闸管串T21的电流，若流过晶闸管串T21的电流绝对值大于阈值电流，判断系统故障并给出故障信号，否则正常运行；

一旦收到故障信号，立即闭锁全部子模块串驱动信号和晶闸管串触发信号。