[发明专利]柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路

说明书

本发明实施例涉及一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路，换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，换流阀的功率模块防过压电路包括第一驱动模块和第二驱动模块；第一驱动模块和第二驱动模块均包括可控开关器件，旁路开关上设置有第一磁力线圈和第二磁力线圈；第二驱动模块还包括无源过压触发单元。当自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败，采用无源过压触发单元触发导通第二驱动模块上可控开关器件以及第一储能电容存储的电能给第二磁力线圈供电驱动旁路开关闭合，避免自取能电源或控制器故障后导致旁路开关闭合失败情况的发生，从而提高柔性直流输电的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路。

背景技术

柔性直流输电作为新一代直流输电技术，其在结构上与高压直流输电类似，仍是由换流站和直流输电线路(通常为直流电缆)构成。[1]基于电压源换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current Transmission，VSC-HVDC)技术由加拿大McGill大学的Boon-Teck Ooi等人于1990年提出，是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型输电技术，该输电技术具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。

现有的柔性直流输电工程普遍采用模块化多电平拓扑作为换流阀的基本结构形式，在该拓扑中换流阀的每个桥臂由一个个功率模块串联构成，每个功率模块含有IGBT器件、电容、放电电阻、自取能电源、机械式的旁路开关和功率模块控制器等构成。每个功率模块仅通过一对光纤与处于地电位的阀级控制保护装置连接，功率模块内控制器等二次元件工作电源和机械式旁路开关的驱动电源由功率模块内部自取能电源提供，自取能电源的原边从功率模块电容两端进行取电。

当功率模块内一次、二次元件发生故障影响功率模块正常工作后，由功率模块控制器向机械式旁路开关下发旁路命令，使旁路开关闭合，从而将该功率模块从串联回路中切除，在功率模块冗余数量范围内换流阀可以继续维持运行。现有柔性直流输电中的机械式旁路开关闭合需要满足两个条件：一是机械式旁路开关内用于驱动开关闭合的储能电容储能充足；二是机械式旁路开关正确收到控制器下方的旁路命令。因此当功率模块内自取能电源或控制器发生故障后，当上述两个条件不同时满足，机械式旁路开关将会产生拒动，拒动后产生的电流、电压会击穿IGBT器件等电子器件，甚至还会发生爆炸破裂等破坏性后果，对换流阀的安全产生严重威胁，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差。

因此，针对上述情况，如何提高柔性直流输电的可靠性和安全性成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路，用于解决现有柔性直流输电的换流阀存在安全隐患，导致柔性直流输电的可靠性低以及安全性能差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种换流阀的功率模块防过压电路，应用于柔性直流输电上，所述柔性直流输电中换流阀的功率模块包括旁路开关、全控开关元件组合、第一储能电容、放电电阻和自取能电源，所述换流阀的功率模块防过压电路包括第一驱动模块和与所述第一驱动模块并联的第二驱动模块；

所述旁路开关上设置有分别与所述第一驱动模块和所述第二驱动模块对应的第一磁力线圈和第二磁力线圈，所述第一磁力线圈和第二磁力线圈均用于驱动旁路开关的闭合；

其中，所述第二驱动模块还包括用于触发所述第二驱动模块中可控开关器件导通的无源过压触发单元。