[发明专利]一种主动换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法

说明书

本发明公开了一种主动换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法，其中，该拓扑结构包括：三相六桥臂电路，该三相六桥臂电路的每相桥臂电路包括上桥臂和下桥臂，上桥臂或下桥臂上均设置有晶闸管阀；上桥臂辅助阀，其第一端连接每相上桥臂的晶闸管阀阴极端；下桥臂辅助阀，其第一端连接每相下桥臂的晶闸管阀阳极端；可控开关模块，其第一端与上桥臂辅助阀的第二端和下桥臂辅助阀的第二端分别连接；选择单元，包括两个连接端和至少两个选择端，所述连接端与所述可控开关模块的第二端连接；第一选择端与上桥臂的晶闸管阀阳极端连接，第二选择端与下桥臂的晶闸管阀阴极端连接。通过实施本发明，避免了换相失败的发生，保证了电网运行的稳定及安全。

技术领域

本发明涉及电力电子中的换流技术领域，具体涉及一种主动换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法。

背景技术

传统的电网换相高压直流(line commutated converter high voltage directcurrent，LCC-HVDC)输电系统具有远距离大容量输电、有功功率可控等优势，在世界范围内广泛应用。换流器作为直流输电的核心装备，是实现交、直流电能转换的核心功能单元，其运行可靠性很大程度上决定了特高压直流电网的运行可靠性。

由于传统换流器多采用半控型器件晶闸管作为核心部件构成六脉动桥换流拓扑，每个桥臂由多级晶闸管及其缓冲部件串联组成，由于晶闸管不具备自关断能力，在交流系统故障等情况下容易发生换相失败，导致直流电流激增和直流传输功率迅速大量损失，影响电网的稳定安全运行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种主动换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法，以解决换相失败影响电网稳定安全运行的问题。

根据第一方面，本实施例提供了一种主动换相的混合式换流器拓扑结构，所述拓扑结构通过换流变压器接入交流电网，所述拓扑结构包括：三相六桥臂电路，所述三相六桥臂电路的每相桥臂电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂或下桥臂上均设置有晶闸管阀；上桥臂辅助阀，其第一端连接每相上桥臂的晶闸管阀阴极端；下桥臂辅助阀，其第一端连接每相下桥臂的晶闸管阀阳极端；可控开关模块，其第一端与所述上桥臂辅助阀的第二端和下桥臂辅助阀的第二端分别连接；选择单元，包括两个连接端和至少两个选择端，第一连接端与所述可控开关模块的第二端连接；第二连接端与换流变压器的输出端连接；第一选择端与上桥臂的晶闸管阀阳极端连接，第二选择端与下桥臂的晶闸管阀阴极端连接。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式，所述可控开关模块包括：至少一个可关断阀，所述至少一个可关断阀串联设置。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式，所述可关断阀包括：第一支路，所述第一支路上设置有第一功率器件，所述第一功率器件为全控型电力电子器件；第二支路，与所述第一支路并联，所述第二支路上设置有第一电容元件和所述第一功率器件，所述第一功率器件和所述第一电容元件串联。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式，所述可关断阀包括：第三支路，所述第三支路为四个第二功率器件连接组成的全桥电路；所述第二功率器件为全控型电力电子器件；第四支路，所述第四支路上设置有第二电容元件，所述第二电容元件并联在所述全桥电路的上半桥和下半桥之间。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式，所述选择单元为双向阀。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式，所述双向阀包括：至少一个第一晶闸管，所述至少一个晶闸管正反向并联；所述第一晶闸管为单向晶闸管或双向晶闸管；第一缓冲部件，与所述至少一个晶闸管并联或串联。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第六实施方式，所述双向阀包括：第一选择支路，包括至少一个第三功率器件，所述至少一个第三功率器件串联设置；所述第三功率器件为全控型电力电子器件；第二选择支路，与所述第一选择支路反向并联，所述第二选择支路与所述第一选择支路的结构相同。