[发明专利]基于隔离型模块化直流变压器的直流故障隔离方法

摘要

本发明涉及一种基于隔离型模块化直流变压器的直流故障隔离方法，所采用的隔离型模块化直流变压器基于改进型半桥子模块：一组由IGBT VT1与二极管VD1组成的反并联结构与子模块电容C串联，与由逆阻型IGBT VT2与晶闸管T2组成的反并联结构并联，VT1的发射极与VT2的集电极连接，VT2的集电极与发射极分别接子模块的输入端和输出端，逆阻型IGBT VT2采用具有逆阻功能的IGBT即RB‑IGBT，或采用IGBT与二极管同向串联；当直流线路发生故障时，一旦检测到故障，通过向子模块发送关断命令，关断所有IGBT，并撤销晶闸管的导通信号，同时改变健全侧换流器的电压调制方式，使故障侧换流器中的桥臂电流依次过零即实现桥臂的关断，完成故障清除和隔离。

主权项

1.一种基于隔离型模块化直流变压器的直流故障隔离方法，所采用的隔离型模块化直流变压器基于改进型半桥子模块，所述改进型半桥子模块的结构为：一组由IGBT VT1与二极管VD1组成的反并联结构与子模块电容C串联，与由逆阻型IGBT VT2与晶闸管T2组成的反并联结构并联，VT1的发射极与VT2的集电极连接，VT2的集电极与发射极分别接子模块的输入端和输出端，逆阻型IGBT VT2采用具有逆阻功能的IGBT即RB‑IGBT，或采用IGBT与二极管同向串联，从而在IGBT和晶闸管关断的情况下，具有双向阻断能力；变压器的一、二次侧均采用由四个桥臂构成的模块化多电平单相全桥变流器，并通过中频变压器连接，实现电压等级变换，同时隔离一二次侧的直接电气连接；当直流线路发生故障时，一旦检测到故障，通过向子模块发送关断命令，关断所有IGBT，并撤销晶闸管的导通信号，同时改变健全侧换流器的电压调制方式，使故障侧换流器中的桥臂电流依次过零即实现桥臂的关断，完成故障清除和隔离。具体控制策略如下：当保护系统检测到直流线路故障或变压器任一桥臂发生过流时，则立即向控制系统发送故障信号，并将故障线路连接的变压器一侧定义为故障侧，另一侧定义为健全侧；控制系统收到故障信号后，立即向故障侧换流器中的所有IGBT发送闭锁信号，此时子模块电容放电通路被阻断，经过短暂延时，以实现故障电流从子模块电容支路转移到晶闸管支路后，撤销晶闸管的导通信号；为加快故障侧换流器桥臂中直流故障分量的衰减，使桥臂电流快速过零，实现晶闸管的关断，通过改变健全侧电压的调制方式从而改变健全侧向故障侧的馈流来实现快速隔离故障的要求，包括：第一步，健全侧在收到控制系统发出的故障信号后，则立即闭锁所有IGBT，使回路中电流迅速衰减至零，接着进行反向调制，即若接到故障信号时，健全侧交流链路电流为负，与参考方向相反，则回路中电流衰减至零后立即通过调制使电流正向增大，从而在交流链路二次侧产生方向恒定的直流电压，进而导致二次侧交流链路馈流正大，使二次侧某一对桥臂电流，当桥臂电流过零时晶闸管迅速闭锁，实现故障电流回路则阻断；第二步，关断第一对桥臂后，则立即关断健全侧所有IGBT，待一次侧交流链路电流降为零时，接着使其产生与第一步调制出的电压方向相反的电压，二次侧感应出的交流电流与此时桥臂中的直流故障分量相反，第二对桥臂中的电流也快速过零，晶闸管关断，至此，故障侧换流器中的桥臂全部关断成功，实现快速清除隔离故障电流的功能。