[实用新型]模块化的变流器拓扑及换流器系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用电压源型换流器单元通过多绕组变压器级联的变流器，尤其涉及一种模块化的变流器拓扑及换流器系统。

背景技术

目前可关断功率开关器件的电压等级最大只有几千伏，采用换流器单元串连的方式，将显著减小换流器对开关器件的电压和电流承受能力的要求。将低电压的电压源型换流器单元直流输出端串连，实现高压直流输出，从而构造出适合直流输电应用的高压直流输电换流器。

采用基本换流器单元串连的直流输电换流器，每个换流器单元具有交流输入端和直流输出端，多个模块的交流侧连接到多绕组变压器，多个模块直流侧的输出端子串连。当其中一个换流器单元发生故障时，整个换流器需要闭锁停运。高压直流输电换流器具有多个模块串连，换流器运行可靠性将受各串连单元的影响。如何在换流器故障时，有效地隔离故障单元，实现单元故障时换流器不间断连续运行，是串连换流器输电系统的关键问题。

当直流输电换流器采用三相两电平全控桥单元的直流输出端直接串连，当串连的换流器单元出现故障时，整个换流器的运行将受到影响。三相全控桥输出端并联有储能电容器，直接在储能电容两端并联开关，开关合闸时电容将通过旁路开关产生几kA～几十kA的放电电流，从而影响换流器的稳定运行。若采用电子式开关旁路故障换流器单元，在换流器单元故障失电的情况下电子开关可能无法可靠旁路故障模块，导致换流器退出运行，且电子式开关造价昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种低成本模块化的变流器拓扑及换流器系统，其具有在换流器子模块故障时将故障模块短路，使得发生故障的换流器模块与其它运行模块快速隔离，换流器可以继续维持运行。

本实用新型通过如下方案解决上述技术问题，模块化的变流器拓扑，包括至少两个串联的换流器子模块，所述换流器子模块具有至少一个储能器7和均压电阻8，所述均压电阻并联于储能器两端；所述换流器子模块还包括与储能器并联连接的第一级联电路100，所述第一级联电路100为6个功率半导体单元组成的三相桥式电路，所述功率半导体单元可通过控制信号触发导通和关断，第一级联电路100具有交流第三接线端子、第四接线端子和第五接线端子；其特征在于，所述换流器子模块还包括与储能器并联的第二级联电路200，所述第二级联电路200由熔断器9、半导体单元10和机械开关组成；所述第二级联电路(200)通过第一接线端子和第二接线端子引出；所述机械开关并联于第一接线端子和第二接线端子两端，可以通过合闸控制将第一接线端子和第二接线端子短路。

进一步的，每个换流器子模块通过交流第三接线端子、第四接线端子和第五接线端子与三相交流电路连接；第一接线端子和第二接线端子用于与直流电路连接；

进一步的，半导体单元10是二极管，二极管的阳极与储能器7的负极端子C-相连，二级管的阴极与熔断器的一端相连，熔断器的另一端与储能器的C+相连。

进一步的，半导体单元10是二极管，二极管的阴极与储能器7的正极端子C+相连；二级管的阳极与熔断器的一端相连，熔断器的另一端与储能器的负极性C-相连。

进一步的，储能器是电容器。

进一步的，机械开关是一个或多个真空开关管。

进一步的，机械开关具有合闸保持功能，保护合闸后即使在失电情况下开关能维持合闸。

进一步的，通过对第一级联电路100采用脉宽调制可以在储能器两端产生稳定的直流电压，机械开关在换流器运行时处于分闸状态，当子模块故障时，通过控制电路将故障子模块的机械开关合闸将第一接线端子和第二接线端子短路，换流器子模块机械开关合闸将第一接线端子和第二接线端子短路后，熔断器流过较大放电电流，快速熔断，将故障模块隔离。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的另一种技术方案为：包括上述的模块化的变流器拓扑的换流器系统，其特征在于：还包括三相交流滤波器F和多绕组变压器T，换流器子模块的第一接线端子、第四接线端子和第五接线端子分别连接到三相交流滤波器F后再分别连接到多绕组变压器T的二次侧绕组，多绕组变压器T的一次侧绕组与电网相连，换流器子模块的第一接线端子和第二接线端子依次级联延伸，首端的子模块第一接线端子连接到直流电路的正极端P，末端的子模块第二接线端子连接到直流电路的负极端N。

进一步的，当换流器子模块开关合闸将第一接线端子和第二接线端子短路，退出运行后，通过控制可以使其它子模块的电压提高从而使直流母线电压维持不变，换流器具有冗余运行能力。

交流滤波器F可以是单电感、LC滤波器、LCL滤波器或一段导线。

本实用新型的有益效果是：