[发明专利]一种判断级联换流器桥臂电流方向的装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种判断级联换流器桥臂电流方向的装置。

背景技术

    电力电子技术的不断发展为建设智能、清洁、高效的现代电力系统提供了强大的支持，在高压直流输电（HVDC）和柔性交流输电（FACTS）领域均取得了广泛的应用。模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）和级联作为新一代高压大功率换流装置，具有输电容量大，有功无功可独立控制，交流输出无需复杂的滤波装置，可靠性高，可向无源或弱受端系统输电等诸多优点，被认为是柔性直流输电的代表性技术。

模块化多电平换流器为三相全桥结构，该三相全桥的每个桥臂由n个子模块串联而成，其中n为大于1的整数，每个子模块的结构相同，每个子模块包括子模块主电路及与其并联的旁路开关，旁路开关可以将发生故障的子模块旁路保证换流器可以继续工作，旁路开关带有辅助常闭触点。子模块为换流器的基本结构，子模块主电路由两个带有反向并联二极管的开关管K1-K2和直流电容器C构成单相半H桥结构，或由四个带有反向并联二极管的开关管K1-K4和直流电容器C构成单相H桥结构。

在模块化多电平换流器的控制策略方面，控制各子模块直流电容电压在适当的范围内（子模块电容电压控制）是一类重要的研究和工程课题。在实用化的子模块电容电压控制方法中，桥臂电流方向是一个重要的控制参数，需要实时测量。桥臂电流除基波分量外还含有直流分量和倍频分量，无法通过电磁式电流互感器精确测量，已有的测量方法是通过电流传感器测量桥臂电流，然后直接判断电流方向。这种判断方法优点是简单直接，但是这种测量方法的缺点在于：第一，测量点在桥臂连接线上，对电流传感器及其隔离供电电源的绝缘水平要求很高，该绝缘水平要求达到了与换流器交流侧相同的绝缘等级，即一般会达到数十到数百kV水平。这造成高压电流传感器研制或选型困难，大幅提高了电流方向检测装置的复杂程度和成本。第二，该传感器及其附属电路一旦发生故障，将无法判断桥臂电流造成整个换流器停机，降低了装置可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可大幅降低电流传感器绝缘要求和成本、并能大幅提高可靠性的判断级联换流器桥臂电流方向的装置。

为解决上述技术问题所采用技术方案是：一种判断级联换流器桥臂电流方向的装置，包括第1至第n子模块判断电路UNIT1-UNITn和第1至第n电流传感器TA1-TAn，其中n为大于1的整数；所述第1子模块判断电路UNIT1的方向输出端O1-1接所述第2子模块判断电路UNIT2的方向输入端I2-1；所述第1子模块判断电路UNIT1的状态输出端O1-2接所述第2子模块判断电路UNIT2的状态输入端I2-2；所述第n子模块判断电路UNITn的方向输入端In-1接其前面子模块判断电路的方向输出端；所述第n子模块判断电路UNITn的状态输入端In-2接其前面子模块判断电路的状态输出端；

所述第1电流传感器TA1的穿心磁环套在第1H桥子模块SMQ1或第1半H桥子模块SM1的低电位输出线上；

所述第1子模块判断电路UNIT1的第二信号输入端I1-4接所述第1电流传感器TA1的输出端；所述第1子模块判断电路UNIT1的第一信号输入端I1-3经所述第1H桥子模块SMQ1或第1半H桥子模块SM1的旁路开关Kp1的辅助常闭触点Kp1-2接地；

所述第2电流传感器TA2的穿心磁环套在第2H桥子模块SMQ2或第2半H桥子模块SM2的低电位输出线上；

所述第2子模块判断电路UNIT2的第二信号输入端I2-4接所述第2电流传感器TA2的输出端；所述第2子模块判断电路UNIT2的第一信号输入端I2-3经所述第2H桥子模块SMQ2或第2半H桥子模块SM2的旁路开关Kp2的辅助常闭触点Kp2-2接地；   

所述第n电流传感器TAn的的穿心磁环套在第n H桥子模块SMQn或第n半H桥子模块SMn的低电位输出线上；

所述第n子模块判断电路UNITn的第二信号输入端In-4接所述第n电流传感器TAn的输出端；所述第n子模块判断电路UNITn的第一信号输入端In-3经所述第nH桥子模块SMQn或第n半H桥子模块SMn的旁路开关Kpn的辅助常闭触点Kpn-2接地；

所述第1子模块判断电路UNIT1包括数据选择器U11、电压比较器U12、高速光耦U13、高压光耦U14-U16、电阻R10-R19和双刀单掷开关KD1；

所述电压比较器U12的同相输入端5脚为所述第1子模块判断电路UNIT1的第二信号输入端I1-4；