[发明专利]一种模块化多电平换流器的子模块及其保护电路

说明书

本发明涉及一种模块化多电平换流器的子模块及其保护电路，属于直流输电技术领域。保护电路包括：晶闸管，用于并联在子模块的两端；晶闸管触发电路，包括检测单元、可控开关、BOD单元和分压单元；检测单元用于检测子模块取能电源是否故障；分压单元与BOD单元串联后连接晶闸管的门极；可控开关与分压单元并联；可控开关受控于检测单元，用于在检测单元检测到子模块取能电源故障情况下旁路分压单元；BOD单元用于在检测单元检测到子模块取能电源故障情况下击穿，为晶闸管提供触发电流，导通晶闸管。本发明基于构建的保护电路，可以在子模块取能电源故障情况下导通晶闸管，将故障子模块旁路，避免对输电系统产生较大影响。

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平换流器的子模块及其保护电路，属于直流输电技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展，基于模块化多电平换流器的直流输电系统得到快速发展。模块化多电平换流器由成千上万个子模块构成，当任一个子模块出现“黑模块”(黑模块即子模块无法正常取电)故障时，故障子模块所在桥臂形成开路，造成系统三相桥臂电流不平衡；且桥臂电流会经过IGBT反并联二极管向故障子模块直流支撑电容充电，如果此时输电系统不跳闸，会引起电容过压、IGBT击穿，甚至子模块着火，对整个输电系统造成的后果不堪设想。

为了防止此类事故发生，现在通用做法是闭锁所有子模块，并要求系统跳闸，对直流输电系统的可靠稳定运行影响巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化多电平换流器的子模块及其保护电路，以解决现有子模块无法正常取电情况对输电系统的影响大的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种用于模块化多电平换流器“黑模块”的子模块保护电路，包括：

晶闸管，用于并联在子模块的两端；

晶闸管触发电路，包括检测单元、可控开关、BOD单元和分压单元；

所述检测单元用于检测子模块取能电源是否故障；

所述分压单元与BOD单元串联后连接晶闸管的门极；

所述可控开关与所述分压单元并联；

所述可控开关受控于所述检测单元，用于在检测单元检测到子模块取能电源故障情况下旁路所述分压单元；

BOD单元用于在检测单元检测到子模块取能电源故障情况下击穿，为所述晶闸管提供触发电流，导通晶闸管。

有益效果是：基于构建的保护电路，检测单元能够检测子模块取能电源是否故障，并在子模块取能电源故障情况下分压单元与BOD单元共同作用为晶闸管门极提供触发电流，导通晶闸管，将故障子模块旁路，避免故障子模块对输电系统产生较大影响。

进一步的，所述检测单元包括检测端和输出端，检测端用于连接子模块取能电源；输出端连接所述可控开关。

进一步的，所述检测单元包括光耦，所述检测端为光耦的原边，输出端为光耦副边。

进一步的，所述可控开关为IGBT，光耦副边连接IGBT的门极，用于为IGBT提供触发电压。

进一步的，所述分压单元包括第二击穿二极管(BOD2)。

进一步的，所述分压单元还包括第二电阻(R22)，第二击穿二极管(BOD2)和第二电阻(R22)并联；

所述BOD单元包括第一击穿二极管(BOD1)和第一电阻(R21)，第一击穿二极管(BOD1)和第一电阻(R21)并联。

另外，本发明还提出了一种模块化多电平换流器的子模块，包括子模块保护电路，所述子模块保护电路包括：

晶闸管，用于并联在子模块的两端；