具有直流故障限流能力的冗余型mmc換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)保護(hù)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種基于MMC換流器的直流系統(tǒng)的直流故障隔離系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]直流故障隔離是柔性直流系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。柔性直流系統(tǒng)發(fā)生直流故障時(shí)，故障電流將快速上升到很大的過(guò)流水平。為了保證直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，要求在故障發(fā)生的幾個(gè)毫秒內(nèi)快速隔離故障線路。目前，針對(duì)直流系統(tǒng)直流故障的隔離方法主要有三種:(1)直流故障時(shí)通過(guò)跳開(kāi)交流側(cè)斷路器實(shí)現(xiàn)對(duì)直流故障線路的隔離。該方法簡(jiǎn)單、方便，但是卻存在動(dòng)作時(shí)間慢、停電面積大導(dǎo)致整個(gè)直流系統(tǒng)供電可靠性降低等缺點(diǎn)。(2)利用換流器實(shí)現(xiàn)故障清除。這種方法存在投資成本大、額外功率損耗增加等缺點(diǎn)。(3)利用直流斷路器直接切除故障線路，但目前能夠快速動(dòng)作(一般為幾個(gè)毫秒)的大容量直流斷路器技術(shù)尚不成熟。綜上所述，目前還缺乏簡(jiǎn)單可靠的直流故障隔離方法。
[0003]相關(guān)專利201410848005.X，《具有直流故障限流能力的MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)及隔離方法》，已經(jīng)提出了一種具有直流故障限流能力的MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的隔離方法，該方法通過(guò)對(duì)直流系統(tǒng)在直流故障時(shí)交流側(cè)、直流側(cè)和換流器內(nèi)部的故障電流進(jìn)行有效地限制，大大降低了直流故障對(duì)系統(tǒng)的危害，從而降低對(duì)直流斷路器動(dòng)作時(shí)間和切除容量的要求。但是，這種方法卻存在如下缺點(diǎn):一旦限流模塊內(nèi)的電力電子器件由于故障等原因退出運(yùn)行，整個(gè)MMC換流器都將停止工作，這對(duì)于直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行時(shí)非常不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的由于限流模塊內(nèi)電力電子器件退出運(yùn)行而導(dǎo)致整個(gè)換流器停運(yùn)的問(wèn)題，本發(fā)明具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種具有冗余特性的并聯(lián)式限流模塊改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明提出了一種具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括由多個(gè)子模塊組成的MMC換流器，所述子模塊包括IGBT晶體管1\、T2、續(xù)流二極管Dp D2和直流電容C，連接方式為:一組反并聯(lián)的IGBT晶體管T1和續(xù)流二極管D i，與另一組反并聯(lián)的IGBT晶體管T2和續(xù)流二極管D 2構(gòu)成串聯(lián)；該串聯(lián)結(jié)構(gòu)再與直流電容C構(gòu)成并聯(lián)；在所述MMC換流器的每個(gè)橋臂中設(shè)置冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)，所述冗余式限流模塊由由兩組IGBT晶體管和續(xù)流二極管的反并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)，然后再與限流電阻Rlimite并聯(lián)構(gòu)成；正常情況下，只投入限流模塊內(nèi)的一個(gè)IGBT晶體管，另一為備用的IGBT晶體管。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)相關(guān)專利提出的直流故障隔離方法，通過(guò)對(duì)限流模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行冗余式改進(jìn)，以提高改進(jìn)后MMC換流器的運(yùn)行可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為相關(guān)專利201410848005.X的MMC型換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為相關(guān)專利201410848005.XMMC型換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)的電流流通路徑示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明提出的冗余型限流模塊的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0011]在相關(guān)專利201410848005.X，《具有直流故障限流能力的MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)及隔離方法》中記載著:直流故障時(shí)通過(guò)關(guān)斷限流模塊內(nèi)的可控開(kāi)關(guān)T，投入限流電阻Rlimte,以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)交流側(cè)、直流側(cè)和換流器內(nèi)部的全面限流。從而降低對(duì)直流斷路器的動(dòng)作時(shí)間和切除容量要求。該專利記載了一種具有直流故障限流能力的MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)由子模塊組成的MMC換流器，所述子模塊包括IGBT晶體管1\、T2和續(xù)流二極管D PD2、直流電容C，連接方式為:一組并聯(lián)的IGBT晶體管T1和續(xù)流二極管D i，與另一組并聯(lián)的IGBT晶體管T2和續(xù)流二極管D 2構(gòu)成串聯(lián)；該串聯(lián)結(jié)構(gòu)再與直流電容C構(gòu)成并聯(lián)；該系統(tǒng)在MMC換流器的每個(gè)橋臂中設(shè)置限流模塊，所述限流模塊包括IGBT晶體管T和續(xù)流二極管D、限流電阻RliDlitCT，連接方式為:IGBT晶體管T和續(xù)流二極管D構(gòu)成的反并聯(lián)模塊串聯(lián)接入換流器橋臂，連接方向與MMC已有子模塊內(nèi)部的可控開(kāi)關(guān)和二極管反并聯(lián)模塊方向相反；再與限流電阻Rliniite并聯(lián)；
[0012]所述限流模塊具有正常運(yùn)行狀態(tài)和故障限流狀態(tài)兩種工作狀態(tài)；
[0013]其中，當(dāng)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)橋臂內(nèi)的限流模塊的IGBT晶體管T 一直處于導(dǎo)通狀態(tài)；此時(shí)橋臂電流在限流模塊內(nèi)的流通路徑為:限流模塊中的IGBT晶體管T或續(xù)流二極管D，具體視橋臂電流方向而定；限流電阻一直處于被旁路狀態(tài)。該狀態(tài)稱為限流模塊的正常運(yùn)行狀態(tài)。
[0014]直流系統(tǒng)故障發(fā)生后，根據(jù)直流保護(hù)發(fā)出的動(dòng)作信號(hào)關(guān)斷IGBT晶體管T ;此時(shí)故障電流在限流模塊內(nèi)只能流經(jīng)限流電阻，即限流電阻被投入到故障回路中。該狀態(tài)稱為限流模塊的故障限流狀態(tài)。
[0015]但是，這種限流模塊在故障限流時(shí)限流模塊內(nèi)的電流電子器件可能因?yàn)橄蘖麟娮枭系倪^(guò)大壓降而被擊穿損毀。
[0016]因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)提出了一種限流模塊的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，以提高改進(jìn)后MMC換流器的運(yùn)行可靠性，具體方案如下:
[0017]采用圖3所示的并聯(lián)冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)，冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)由兩組IGBT晶體管和續(xù)流二極管的反并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)、然后再與線路電阻Rlimite并聯(lián)構(gòu)成。。
[0018]正常情況下，只投入限流模塊內(nèi)的一個(gè)IGBT晶體管T1，一旦處于投運(yùn)狀態(tài)下的IGBT晶體管T1由于自身故障等原因而退出運(yùn)行，立即投入備用IGBT晶體管T 2。
[0019]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本專利原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)，包括由多個(gè)子模塊組成的MMC換流器，所述子模塊包括IGBT晶體管I\、T2、續(xù)流二極管DpD2和直流電容C，連接方式為:一組反并聯(lián)的IGBT晶體管T1和續(xù)流二極管D i，與另一組反并聯(lián)的IGBT晶體管1~2和續(xù)流二極管仏構(gòu)成串聯(lián)；該串聯(lián)結(jié)構(gòu)再與直流電容C構(gòu)成并聯(lián)；其特征在于，在所述MMC換流器的每個(gè)橋臂中設(shè)置冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)，所述冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)由兩組IGBT晶體管和續(xù)流二極管的反并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)，然后再與限流電阻Rlimite并聯(lián)構(gòu)成；正常情況下，只投入限流模塊內(nèi)的一個(gè)IGBT晶體管，另一為備用的IGBT晶體管。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有直流故障限流能力的冗余型MMC換流器改進(jìn)結(jié)構(gòu)；在所述MMC換流器的每個(gè)橋臂設(shè)置冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)，所述冗余式限流模塊結(jié)構(gòu)由兩組IGBT晶體管和續(xù)流二極管的反并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)，然后再與限流電阻Rlimiter并聯(lián)構(gòu)成；正常情況下，只投入限流模塊內(nèi)的一個(gè)IGBT晶體管T1，另一為備用的IGBT晶體管T2；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)相關(guān)專利提出的直流故障隔離方法，通過(guò)對(duì)限流模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行冗余式改進(jìn)，以提高改進(jìn)后MMC換流器的運(yùn)行可靠性。
【IPC分類】H02M7-49
【公開(kāi)號(hào)】CN104617800
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510050591
【發(fā)明人】李斌, 何佳偉
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日