[发明专利]一种高压串联阀过流保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子应用领域，特别涉及一种高压串联阀过流保护装置及方法。

背景技术

由于单个电力电子元件耐压有限，在某些高压应用场合需要进行电力电子元件的串联使用。通常串联阀过流保护方法有采用霍尔采样高压阀电流与电流互感器采样阀电流。

霍尔传感器需要提供直流工作电压，因此通常应用在电压等级较低的场合。在电力系统STACOM或HVDC Flexible这些应用场合中，高压阀电压通常高于20kV，隔离要求非常高，因此霍尔采样高压阀电流这种方法的适用性较低。

电流互感器广泛应用于高压输电等电力系统应用场合，成为实现高压输电系统中测量及保护的重要设备，一般分为电磁式电流互感器与电子式电流互感器。

电磁式电流互感器基于电磁感应原理，存在电磁饱和问题。同时为了实现过流保护，需要设计复杂的高压取能电路，通常设计为一次线路感应取能与激光供能相配合的方式。激光供能主要是能采用激光或其它光源从低压侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件（光电池）将光能量转换为电能量，经过DC/DC变换后提供稳定的电源输出。光电池的转换效率较低，能提供的能量有限，检测及回报电路元件都需要选取成本较高的低功耗元器件。

电子式电流互感器基于新型的光电子技术和光纤传输技术，目前分为无源式电子式电流互感器与有源式电子式互感器。无源式电子式互感器是一种全光式电子式互感器，其稳定性还没有解决，技术并不成熟；有源式电子式互感器也存在高压供能的问题。

针对高压场合全控型器件串联使用的高压阀，目前没有简单可靠、成本较低的过流保护方法。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种高压串联阀过流保护装置及方法，其简单、可靠，保护电路成本低，并易于在类似应用场合中推广。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种高压串联阀过流保护装置，包括阀组控制单元、过流检测单元和柔性罗氏线圈，所述过流检测单元安装于一次高压串联阀侧，柔性罗氏线圈安装于高压串联阀上，过流检测单元检测流过高压串联阀的电流情况，并将光脉冲回报给阀组控制单元；所述阀组控制单元根据回报的光脉冲改变触发脉冲，控制高压串联阀开通与关断。

上述高压串联阀包括一个全控型电力电子组件或至少两个全控型电力电子组件的串联，当只包括一个全控型电力电子组件时，其集电极作为高压串联阀的正端，发射极作为高压串联阀的负端；若由至少两个全控型电力电子组件串联而成，则各组件的发射极连接其后一个组件的集电极，并将第一个组件的集电极作为高压串联阀的正端，将最后一个组件的发射极作为高压串联阀的负端。

上述柔性罗氏线圈由细导线均匀绕制在柔软的绝缘体上而制成，且该绝缘体中心有一条回线。

上述柔性罗氏线圈环绕安装在高压串联阀上，将高压串联阀由正端到负端穿过柔性罗氏线圈构成的封闭环；所述柔性罗氏线圈有正负两个输出端，正输出端连接过流检测单元正端，负输出端连接过流检测单元负端。

上述过流检测单元包括一个二极管、一个发光二极管、两个稳压二极管、两个电阻和一个三极管，第二二极管的正端连接第一稳压二极管的负端，并共同作为过流检测单元的正端；所述第二二极管的负端连接第一发光二极管的正端，而第一发光二极管的负端连接第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极经由第一电阻连接第二二极管的负端，所述第一三极管的基极还经由第二电阻连接第一三极管的发射极，所述第一三极管的发射极连接第二稳压二极管的负端，并共同作为过流检测单元的负端；所述第一、二稳压二极管的正端相连接。

上述过流检测单元包括一个二极管、一个发光二极管、两个稳压二极管、两个电阻和一个MOSFET，第四二极管的正端连接第三稳压二极管的负端，并共同作为过流检测单元的正端，所述第四二极管的负端连接第三发光二极管的正端，而第三发光二极管的负端连接MOSFET的漏极，所述MOSFET的栅极经由第三电阻连接第四二极管的负端，所述MOSFET的栅极还经由第四电阻连接MOSFET的源极，所述MOSFET的源极连接第四稳压二极管的负端，并共同作为过流检测单元的负端；所述第三、四稳压二极管的正端相连接。