[发明专利]电力电子有载分接开关及其控制方法

说明书

本申请提供电力电子有载分接开关及其控制方法。所述电力电子有载分接开关包括调压支路、通流支路和辅助切换电路，调压支路包括串联连接的第一调压电路和第二调压电路，第一调压电路包括串联连接的第一功率半导体模块和第一调压绕组；第二调压电路包括串联连接的第二功率半导体模块和第二调压绕组；通流支路与调压支路并联连接，通流支路包括串联连接的第一通流电路和第二通流电路，第一通流电路包括第三功率半导体模块，第二通流电路包括第四功率半导体模块；辅助切换电路的一端连接于第一调压电路和第二调压电路的连接点，另一端连接于第一通流电路和第二通流电路的连接点，辅助切换电路包括并联连接的第五功率半导体模块和电阻。

技术领域

本申请涉及高压直流输电技术领域，具体涉及电力电子有载分接开关及其控制方法。

背景技术

随着高压直流输电技术的不断发展，高压直流输电容量也不断提升。在所有高压直流输电工程中，换流变压器属于最重要的设备之一，而其配套使用的有载分接开关也是补偿交流电网电压波动、整流及逆变控制角优化、实现直流降压运行模式的关键设备。

换流变压器与电力变压器不同，电力变压器用有载分接开关在交流正弦波级电压的作用下，开断交流正弦波电流，调压范围不大，一般为±8×1.25％。而换流变压器调压范围大，正负方向一般不对称，正负总的调压范围可达30％～40％；网侧电流为有陡波前的方波电流，电流上升率di/dt大于正弦波，有载分接开关的切换条件更加严厉。

目前，我国高压直流输电工程所使用的机械有载分接开关多为油浸式真空有载分接开关，但其机械结构复杂易引发机械机构断裂、有载开关故障后绝缘油易引发爆炸起火，给高压直流输电运行带来安全隐患。

现有技术的一些方案中，利用电力电子开关替代切换电路的机械开关，使得调压过程中，实现无弧切换，此方案为混合有载分接开关，并没有取消机械切换机构。

现有技术的一些方案中，利用电力电子开关替代分接开关，取消切换电路，通过控制电力电子开关的开通与关断，来控制投入调压绕组的级数，此方案为电力电子有载分接开关，但只适合35kV电压等级以下，调压级数少的变压器有载分接开关。当电压等级提高，调压级数增加，功率半导体模块两端的最大耐受电压也会提高，需要通过增加功率半导体器件串联数来耐受更高的电压。

发明内容

本申请实施例提供一种电力电子有载分接开关，包括调压支路、通流支路和辅助切换电路，所述调压支路包括串联连接的第一调压电路和第二调压电路，所述第一调压电路包括串联连接的第一功率半导体模块和第一调压绕组；所述第二调压电路包括串联连接的第二功率半导体模块和第二调压绕组，所述第一调压绕组和所述第二调压绕组是变压器的原边绕组；所述通流支路与所述调压支路并联连接在所述电力电子有载分接开关的输入端和输出端之间，所述通流支路包括串联连接的第一通流电路和第二通流电路，所述第一通流电路包括第三功率半导体模块，所述第二通流电路包括第四功率半导体模块；所述辅助切换电路的一端连接于所述第一调压电路和所述第二调压电路的连接点，另一端连接于所述第一通流电路和所述第二通流电路的连接点，所述辅助切换电路包括并联连接的第五功率半导体模块和电阻；所述第一功率半导体模块、所述第二功率半导体模块、所述第三功率半导体模块、所述第四功率半导体模块、所述第五功率半导体模块均包括全控型功率开关器件和非线性电阻。

根据一些实施例，所述第一功率半导体模块、所述第二功率半导体模块、所述第三功率半导体模块、所述第四功率半导体模块、所述第五功率半导体模块均包括：至少一个全控型功率开关器件模块和非线性电阻，所述全控型功率开关器件模块包括两只反向串联连接的全控型功率开关器件，所述全控型功率开关器件两端均反并联有二极管；所述非线性电阻并联连接在所述全控型功率开关器件模块两端。