專利名稱：一種mmc閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種MMC閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
模塊化多電平柔性直流輸電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)不同，其最小單元為組成換流閥的子模塊，而旁路開關(guān)則是子模塊不可缺少的一個(gè)關(guān)鍵部件。當(dāng)某子模塊發(fā)生故障后，通過該子模塊控制器下發(fā)閉合旁路開關(guān)命令，將該子模塊旁路掉，從而切除故障對(duì)系統(tǒng)的影響。如果旁路開關(guān)不能準(zhǔn)確快速的進(jìn)行合閘操作，則認(rèn)為該故障子模塊不受控，故障危害可能會(huì)擴(kuò)大，系統(tǒng)將執(zhí)行跳閘操作，需要進(jìn)行停電檢修。因此子模塊旁路開關(guān)的可靠動(dòng)作是整個(gè)柔性直流輸電系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證。而旁路開關(guān)的供電和合閘快速性成了旁路開關(guān)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。旁路開關(guān)要快速的閉合需要較大的能量，而子模塊的控制和保護(hù)的供電取能方式為子模塊內(nèi)部電容取能，功率較小通常在幾十瓦左右，難以滿足旁路開關(guān)閉合時(shí)需要提供的能量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種MMC閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路及實(shí)現(xiàn)方法，該接口電路能降低對(duì)輸入供電電源的功率要求，當(dāng)子模塊控制器下發(fā)旁路開關(guān)閉合命令時(shí)，旁路開關(guān)主觸點(diǎn)能夠在該接口電路的作用下立即閉合，并將旁路開關(guān)主觸點(diǎn)的狀態(tài)通過輔助觸點(diǎn)反饋給子模塊控制器。本發(fā)明提供的一種MMC閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述接口電路包括充電電路和觸發(fā)電路；所述充電電路與所述觸發(fā)電路連接，所述觸發(fā)電路與子模塊的旁路開關(guān)的合閘線圈連接。其中，所述充電電路包括防反接裝置、限流電阻R、二極管D1和儲(chǔ)能電容C ；所述防反接裝置實(shí)現(xiàn)供電電源的交直流輸入，且直流電時(shí)無輸入極性要求；所述限流電阻R用于限制充電電流；所述二極管D1用于保護(hù)消除所述觸發(fā)電路對(duì)充電電路的影響；所述儲(chǔ)能電容C用于存儲(chǔ)能量，并在旁路開關(guān)合閘時(shí)將能量提供給所述觸發(fā)電路，同時(shí)也降低了對(duì)輸入供電電源的功率要求。其中，所述二極管D1、所述限流電阻R和所述儲(chǔ)能電容C依次串聯(lián)后并聯(lián)在所述防反接裝置的兩端。其中，所述防反接裝置包括由整流二極管構(gòu)成的不可控整流橋。其中，所述觸發(fā)電路包括二極管D2、位置開關(guān)J、合閘線圈M和晶閘管T ；所述二極管D2用于消除所述合閘線圈在合閘階段對(duì)所述儲(chǔ)能電容C的過壓沖擊；所述位置開關(guān)J用于接通或斷開所述觸發(fā)電路；所述合閘線圈為旁路開關(guān)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)部件，用于為旁路開關(guān)的機(jī)械動(dòng)作提供電磁力；與所述合閘線圈配合的主觸點(diǎn)為一次側(cè)設(shè)備的開關(guān)連接點(diǎn)，其輔助觸點(diǎn)用于主觸點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)的反饋；所述主觸點(diǎn)的狀態(tài)與輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)相反；本發(fā)明的一次側(cè)設(shè)備由子模塊的功率器件和高位取能電容構(gòu)成。所述晶閘管用于控制觸發(fā)電路的閉合和斷開。其中，所述觸發(fā)電路中二極管D2、所述位置開關(guān)J、所述合閘線圈M、所述晶閘管T依次串聯(lián)后，并聯(lián)在所述儲(chǔ)能電容C兩端。其中，所述觸發(fā)電路中位置開關(guān)J與所述旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)K狀態(tài)相反。其中，所述位置開關(guān)J為常閉開關(guān)。本發(fā)明基于另一目的提供的一種上述的旁路開關(guān)接口電路的實(shí)現(xiàn)方法，其改進(jìn)之處在于，輸入供電電源端通過防反接裝置、保護(hù)二極管D1，充電限流電阻R為儲(chǔ)能電容C充電；當(dāng)子模塊下發(fā)旁路開關(guān)合閘命令時(shí)，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)電路閉合，儲(chǔ)能電容C將能量釋放給旁路開關(guān)的合閘線圈M，在合閘線圈電磁力的作用下，旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)K閉合，位置開關(guān)J斷開，切斷觸發(fā)電路，完成子模塊的旁路過程；同時(shí)旁路開關(guān)的輔助觸點(diǎn)Z將合閘后旁路開關(guān)的狀態(tài)反饋給子模塊控制器。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明為MMC閥子模塊的旁路開關(guān)提供一種接口電路。這種接口電路實(shí)現(xiàn)了子模塊控制器對(duì)旁路開關(guān)主觸點(diǎn)快速可靠閉合的控制。本發(fā)明提高了旁路開關(guān)的合閘速度，同時(shí)降低了對(duì)子模塊的旁路開關(guān)對(duì)輸入供電電源的功率要求。本發(fā)明使得旁路開關(guān)與子模塊控制器僅通過晶閘管的觸發(fā)管腳和輔助觸點(diǎn)連接，具有連接簡單，易拆卸的功能。本發(fā)明能在輸入供電電源發(fā)生故障后仍能實(shí)現(xiàn)旁路開關(guān)合閘操作，可靠性高。


圖1為本發(fā)明提供的芳路開關(guān)接口電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。MMC (多電平換流器)的子模塊包括H橋/半橋結(jié)構(gòu)的IGBT模塊(功率器件)、旁路開關(guān)和高位取能電容；高位取能電容與H橋/半橋結(jié)構(gòu)的IGBT模塊并聯(lián)，H橋/半橋結(jié)構(gòu)的IGBT模塊的下管IGBT模塊與所述旁路開關(guān)并聯(lián)。本實(shí)施例提供一種MMC閥子|旲塊的芳路開關(guān)接口電路,其電路圖如圖1所不，所述接口電路包括充電電路和觸發(fā)電路；充電電路與觸發(fā)電路連接，觸發(fā)電路與旁路開關(guān)的合閘線圈連接。輸入供電電源通過該接口電路的充電電路給儲(chǔ)能電容C充電，當(dāng)子模塊控制器下發(fā)旁路開關(guān)合閘命令時(shí)，通過觸發(fā)電路的作用，旁路開關(guān)完成合閘操作。所述充電電路由防反接裝置、限流電阻R、保護(hù)二極管D1和儲(chǔ)能電容C組成。防反接裝置由二極管整流橋構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)供電電源的交直流輸入，且無輸入極性要求。限流電阻R限制充電電流，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電容C的平穩(wěn)充電。保護(hù)二極管D1用于防止觸發(fā)電路對(duì)供電電源的影響。儲(chǔ)能電容C儲(chǔ)存能量，供給旁路開關(guān)主觸點(diǎn)合閘操作時(shí)使用，瞬間提供上百安培的合閘線圈電流。儲(chǔ)能電容的設(shè)置，降低了對(duì)輸入供電電源的功率要求，合閘瞬間產(chǎn)生的大電流僅由儲(chǔ)能電容C提供。所述觸發(fā)電路由保護(hù)二極管D2、位置開關(guān)J、合閘線圈M和觸發(fā)晶閘管T構(gòu)成。保護(hù)二極管D2用于防止合閘時(shí)合閘線圈M產(chǎn)生的過電壓對(duì)儲(chǔ)能電容C的影響。位置開關(guān)J為與旁路開關(guān)相反的開關(guān)狀態(tài)。所述位置開關(guān)J用于接通或斷開所述觸發(fā)電路，為常閉開關(guān)，當(dāng)合閘結(jié)束時(shí)自動(dòng)斷開觸發(fā)電路；所述合閘線圈M為實(shí)現(xiàn)旁路開關(guān)主觸點(diǎn)閉合提供電磁力，合閘線圈通電，產(chǎn)生的電磁力使開關(guān)主觸點(diǎn)閉合，同時(shí)將主觸點(diǎn)的狀態(tài)通過輔助觸點(diǎn)反饋給子模塊控制器；所述晶閘管用于控制觸發(fā)電路的閉合和斷開，當(dāng)子模塊下發(fā)旁路開關(guān)合閘命令時(shí)，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)電路閉合，旁路開關(guān)主觸點(diǎn)閉合。所述二極管D2、所述位置開關(guān)J、所述合閘線圈D、所述晶閘管T依次串聯(lián)后，并聯(lián)在所述儲(chǔ)能電容C兩端。子模塊正常工作時(shí)，旁路開關(guān)主觸點(diǎn)K處于分閘狀態(tài)時(shí)，位置開關(guān)J閉合，電路完整，可控制晶閘管的導(dǎo)通進(jìn)行旁路開關(guān)合閘操作；合閘完畢后，位置開關(guān)J斷開，切斷觸發(fā)電路，同時(shí)輸入供電電源可對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電操作，為下一次合閘操作做準(zhǔn)備。合閘線圈為旁路開關(guān)內(nèi)部的關(guān)鍵部件，當(dāng)線圈通電時(shí)，操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，旁路開關(guān)主觸點(diǎn)閉合，且維持。晶閘管為觸發(fā)電路的控制開關(guān)管，當(dāng)子模塊控制器下發(fā)合閘命令時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)電路閉合，合閘線圈通電,合閘動(dòng)作。本實(shí)施例的工作流程為輸入供電電源通過防反接裝置、保護(hù)二極管D1，充電限流電阻R為儲(chǔ)能電容C充電；當(dāng)子模塊下發(fā)旁路開關(guān)合閘命令時(shí)，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)電路閉合，儲(chǔ)能電容C將能量釋放給旁路開關(guān)的合閘線圈M，并且旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)K閉合，位置開關(guān)J斷開，切斷觸發(fā)電路，完成子模塊的旁路過程；同時(shí)旁路開關(guān)的輔助觸點(diǎn)Z將合閘后旁路開關(guān)的狀態(tài)反饋給子模塊控制器。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種MMC閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述接口電路包括充電電路和觸發(fā)電路；所述充電電路與所述觸發(fā)電路連接，所述觸發(fā)電路與子模塊的旁路開關(guān)內(nèi)部的合閘線圈連接。
2.如權(quán)利要求1所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述充電電路包括防反接裝置、限流電阻R、二極管D1和儲(chǔ)能電容C ； 所述防反接裝置實(shí)現(xiàn)供電電源的交直流輸入； 所述限流電阻R用于限制充電電流； 所述二極管D1用于保護(hù)消除所述觸發(fā)電路對(duì)充電電路的影響； 所述儲(chǔ)能電容C用于存儲(chǔ)能量，并在旁路開關(guān)合閘時(shí)將能量提供給所述觸發(fā)電路。
3.如權(quán)利要求2所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述二極管D1、所述限流電阻R和所述儲(chǔ)能電容C依次串聯(lián)后并聯(lián)在所述防反接裝置的兩端。
4.如權(quán)利要求2或3所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述防反接裝置包括由整流二極管構(gòu)成的不可控整流橋。
5.如權(quán)利要求1所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述觸發(fā)電路包括二極管D2、位置開關(guān)J、合閘線圈M和晶閘管T ； 所述二極管D2用于消除所述合閘線圈在合閘階段對(duì)所述儲(chǔ)能電容C的過壓沖擊； 所述位置開關(guān)J用于接通或斷開所述觸發(fā)電路； 所述合閘線圈為旁路開關(guān)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)部件，用于為旁路開關(guān)的機(jī)械動(dòng)作提供電磁力；與所述合閘線圈配合的主觸點(diǎn)為一次側(cè)設(shè)備的開關(guān)連接點(diǎn)，其輔助觸點(diǎn)用于主觸點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)的反饋；所述主觸點(diǎn)的狀態(tài)與輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)相反； 所述晶閘管用于控制觸發(fā)電路的閉合和斷開。
6.如權(quán)利要求5所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述觸發(fā)電路中二極管D2、所述位置開關(guān)J、所述合閘線圈M、所述晶閘管T依次串聯(lián)后，并聯(lián)在所述儲(chǔ)能電容C兩端。
7.如權(quán)利要求5所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述觸發(fā)電路中位置開關(guān)J與所述旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)K狀態(tài)相反。
8.如權(quán)利要求5或7所述的旁路開關(guān)接口電路，其特征在于，所述位置開關(guān)J為常閉開關(guān)。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一所述的旁路開關(guān)接口電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，輸入供電電源端通過防反接裝置、保護(hù)二極管D1，充電限流電阻R為儲(chǔ)能電容C充電；當(dāng)子模塊下發(fā)旁路開關(guān)合閘命令時(shí)，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)電路閉合，儲(chǔ)能電容C將能量釋放給旁路開關(guān)的合閘線圈M，在合閘線圈電磁力的作用下，旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)K閉合，位置開關(guān)J斷開，切斷觸發(fā)電路，完成子模塊的旁路過程；同時(shí)旁路開關(guān)的輔助觸點(diǎn)Z將合閘后旁路開關(guān)的狀態(tài)反饋給子模塊控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MMC閥子模塊的旁路開關(guān)接口電路及實(shí)現(xiàn)方法，所述接口電路包括充電電路和觸發(fā)電路；所述充電電路與所述觸發(fā)電路連接；所述的觸發(fā)電路與旁路開關(guān)的合閘線圈連接，輸入供電電源通過充電電路給儲(chǔ)能電容供電；觸發(fā)電路的輸入為儲(chǔ)能電容，輸出連接旁路開關(guān)內(nèi)部的合閘線圈，通過晶閘管控制電路的閉合和斷開。本發(fā)明當(dāng)子模塊控制器發(fā)出旁路開關(guān)閉合命令時(shí)，旁路開關(guān)能夠在該接口電路的作用下立即閉合，即旁路開關(guān)的主觸點(diǎn)立即閉合，輔助觸點(diǎn)由原來的常閉狀態(tài)變?yōu)槌ｉ_狀態(tài)，并將合閘成功信號(hào)反饋給子模塊控制器。該接口電路實(shí)現(xiàn)了子模塊控制器對(duì)旁路開關(guān)合閘的可靠控制，同時(shí)降低了對(duì)輸入供電電源的功率要求。
文檔編號(hào)H02M1/00GK103066804SQ20121053173
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者呂錚, 鄧衛(wèi)華, 客金坤, 劉棟 申請(qǐng)人:國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 遼寧省電力有限公司大連供電公司, 國家電網(wǎng)公司