[发明专利]换流链、换流器及故障清除方法

说明书

本发明涉及一种换流链、换流器及故障清除方法，所述换流链由N个同向串联的所述故障自清除子模块构成；每个所述故障自清除子模块都包括直流电容、第一功率器件、限流元件和第一半桥支路；所述第一半桥支路由第三功率器件和第四功率器件串联构成；所述直流电容与所述第一功率器件串联后与所述第一半桥支路并联，所述限流元件并联设置在所述第一功率器件两端；所述第四功率器件的两端设置为子模块的端口连接点。本发明的换流器由换流链构成；换流链采用上述故障自清除子模块构成。本发明具有保护速度快、易于实现及可靠性高等技术优势。

技术领域

本发明涉及一种大功率电力电子变流技术领域，特别是关于一种换流链、换流器及故障清除方法。

背景技术

作为新一代直流输电技术，柔性直流输电突出体现全控型电力电子器件、电压源变流器和高频调制三大技术特点，可解决常规直流输电的诸多固有瓶颈：柔性直流输电系统可以快速独立地控制与交流系统交换的有功和无功功率、控制公共连接点的交流电压、潮流反转方便灵活、可以自换相，因此具有提高交流系统电压稳定性、功角稳定性、降低损耗、事故后快速恢复、便于电力交易等功能。加之设计施工方便灵活、施工周期短、电磁场污染、噪声污染小、没有油污染的特点，使得柔性直流特别适合在连接分散的新能源电源、弱交流节点处的交流电网非同步互联、偏远负荷供电、海上钻井平台或孤岛供电、提高配电网电能质量等领域应用。

作为柔性直流输电技术的核心装备，采用模块化多电平技术的柔性直流换流阀关系着柔性直流输电工程安全可靠运行。模块化柔性直流换流阀由数量众多的半桥或者全桥子模块串联，当子模块发生驱动故障、功率器件故障等故障都可能造成上下管功率器件同时导通，此时直流电容直通短路放电，短路电流可达上百kA，造成子模块功率器件爆裂、子模块结构件飞溅，继而影响其他正常模块的运行，造成系统停运。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种换流链、换流器及故障清除方法，其解决了子模块短路故障无法快速有效保护的难题，提高了系统运行的可靠性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种换流链，所述换流链由N个同向串联的所述故障自清除子模块构成；每个所述故障自清除子模块都包括直流电容、第一功率器件、限流元件和第一半桥支路；所述第一半桥支路由第三功率器件和第四功率器件串联构成；

所述直流电容与所述第一功率器件串联后与所述第一半桥支路并联，所述限流元件并联设置在所述第一功率器件两端；所述第四功率器件的两端设置为子模块的端口连接点。

进一步，所述直流电容与所述第一半桥支路的并联回路上设置有用于检测电流大小的第一测量元件，所述第一测量元件与所述第一功率器件串联。

进一步，还包括控制与驱动板和保护比较电路；所述控制与驱动板用于控制驱动所述第一功率器件、第三功率器件和第四功率器件的导通或关断；所述第一测量元件的输出端与所述保护比较电路连接，所述保护比较电路内预先设置有保护定值，当所述第一测量元件传输至的电流大于保护定值最大值时输出短路保护信号；所述保护比较电路将短路保护信号输出至所述控制与驱动板，所述控制与驱动板根据短路保护信号控制所述第一功率器件导通或者关断。

进一步，所述限流元件为电阻或电感。

进一步，所述第一功率器件、第三功率器件和第四功率器件均采用IGBT、MOSFET、IGCT或者GTO。

进一步，还包括第二半桥支路和第二功率器件；所述第二半桥支路由第五功率器件和第六功率器件串联构成；所述第二功率器件的两端也并联设置有所述限流元件，所述直流电容与所述第二功率器件串联后与所述第二半桥支路并联，子模块端口连接点位于所述第一半桥支路的中点以及所述第二半桥支路的中点。

进一步，所述直流电容与所述第二半桥支路的并联回路上设置有用于检测电流大小的第二测量元件，所述第二测量元件与所述第二功率器件串联。