[发明专利]多电平换流器子模块旁路开关自触发电路

说明书

一种多电平换流器子模块旁路开关的自触发电路，由旁路电路充电二极管D_C、旁路电路充电电阻R₁、第一常闭触点开关K₁、第二常闭触点开关K₂、常开触点开关K₃、以及旁路电路储能电容C_C构成。所述的子模块旁路开关自触发电路与多电平换流器子模块之间通过电气线路及控制线路相连。当多电平换流器子模块处于正常状态时，旁路开关自触发电路中的常闭触点继电器Q₁、Q₂处于断开状态，不影响子模块正常运行；当子模块因子模块取能电源、子模块控制板故障等无法控制旁路开关时，旁路开关自触发电路中的常闭触点继电器Q₁、Q₂处于闭合状态，自动将子模块旁路，避免因子模块内部元器件故障导致整个多电平换流器无法正常工作。

技术领域

本发明涉及一种多电平换流器，特别是H桥型多电平变流器、模块化多电平变流器等级联式多电平换流器子模块旁路开关自触发电路。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)、级联H桥型(cascaded H-bridge，CHB)换流器等级联型多电平换流器在高压大容量电能变换中具有广泛用途，例如高压直流输电、高压交流输电、无功补偿装置、谐波补偿装置、智能电网系统等。

为了实现换流器运行的高可靠性，级联多电平换流器的基本功率单元，即子模块一般都设计有自动旁路功能，即在子模块内部故障时通过内部的旁路开关将其旁路，以保护故障的子模块并避免影响其余的级联子模块正常运行。发明专利CN101378227B、CN101882863B等提出了全桥型子模块(或称功率单元)的旁路电路；发明专利CN103354231B、CN102801295A等提出了半桥型子模块的旁路电路。但是，子模块中的旁路功能一般由其内部的子模块控制板实现，当控制板出现故障，例如芯片损坏或者给子模块控制板供电的电源出现故障，则子模块将会处于失控状态，其自动旁路功能也会失效。当子模块控制板或者取能电源故障时，发明专利CN101378227B、CN101882863B中的晶闸管将无法获得子模块控制板的控制信号，也就无法触发晶闸管使子模块旁路；而发明专利CN103354231B、CN102801295A中的机械式旁路开关也无法获得子模块控制板的触发指令，子模块也无法旁路。另外，发明专利CN103066804中的子模块旁路开关接口电路在供电电源故障或晶闸管失效、触发晶闸管的控制系统故障或电源故障时均无法正常触发旁路开关。采用该方案触发子模块旁路开关时，子模块存在内部故障后无法旁路的风险。

当级联多电平换流器长期运行时，其子模块内部的电源、控制板等由于老化等原因总是存在一定的故障或失效概率。当其故障之后将会导致子模块处于失控状态，而现有的技术下，旁路开关或者旁路电路此时均无法自动旁路，直接影响整个换流器运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有多电平换流器现有子模块旁路的缺点，提出一种多电平换流器子模块旁路开关的自触发电路。当子模块因内部取能电源、控制电路等故障之后，本发明可将旁路开关自动触发并实现子模块输出端子的自动旁路，可以提高多电平换流器运行的可靠性和安全性。