[发明专利]一种基于开关器件串联的阻尼模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于开关器件串联的阻尼模块，属于高压直流输电技术领域。

背景技术

大规模发展和推广应用柔性直流输电技术，从而促进大规模分布式新能源并网、城市供电和孤岛供电等新技术的发展，满足持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用，符合电力工业发展规律和电网技术发展方向。

柔性直流输电系统采用全控型开关器件构成换流器，采用脉冲宽度调制或者阶梯波调制技术，解决了常规直流输电技术的诸多固有瓶颈。相比于交流系统而言，由于直流系统的低阻尼特性，直流双极短路故障时，其故障发展更快，控制保护难度更大。故障时刻，换流器等关键装备会承受苛刻的电气应力，降低了设备运行的安全性。为有效解决该问题，实现换流站故障的快速隔离，而不影响其他健全站的稳定运行，可以采用在阀厅加装阻尼模块的方案。

目前的阻尼模块方案，一般采用图1所示的拓扑，主要由IGBT和阻尼电阻并联组成，可以快速隔离故障，缩短柔性直流输电系统恢复的时间。由于系统故障电流一般是确定的，而且设备中预留的插接阻尼模块的端口有限，该拓扑存在如下弊端：基于IGBT电压等级的限制，阻尼电阻值不可以选的过大(阻尼电阻两端电压不可超过其并联IGBT的承受能力)，而且阻尼模块数量不可以太多(限定了换流器总的阻尼电阻值)，限制了故障电流的衰减速度及系统的恢复时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于开关器件串联的阻尼模块，用于解决柔性直流输电系统发生直流双极短路故障时，故障电流衰减及系统的重启动较慢的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于开关器件串联的阻尼模块，包括并联连接的开关支路和阻尼支路，所述开关支路中同向串设有至少两个全控型开关器件，所述阻尼支路中串设有阻尼电阻。

进一步的，所述全控型开关器件的两端还并联有吸收电容。

进一步的，每个所述全控型开关器件的两端还设有反并联二极管。

进一步的，所述全控型开关器件为IGBT。

进一步的，还包括控制模块，所述控制模块控制连接各个所述全控型开关器件。

进一步的，所述控制模块为控制板卡。

本发明的有益效果是：

该阻尼模块通过在开关支路中串设多个全控型开关器件，增大了开关支路两端的电压承受能力，这样在开关支路两端并联一个根据系统恢复时间的要求确定的大容量阻尼电阻，当系统发生故障时，大容量阻尼电阻可以快速消耗故障回路的能量，加快了故障电流的衰减，缩短了系统的重启动时间；并且，由于较少数量的这样的阻尼模块可以满足应用需求，增大了结构设计的灵活性；由于阻尼电阻短时间内需要吸收大量的能量，阻尼模块的体积主要体现在阻尼电阻上，与采用多个现有技术中的阻尼模块相比，在加快故障电流衰减的同时，还有效减小了阻尼模块的体积，便于安装；另外，通过在开关支路中串设多个全控型开关器件，可以降低单个全控型开关器件的电压等级，在系统恢复时间要求不变的情况下，减少了阻尼模块的生产成本。

进一步的，通过在全控型开关器件的两端并联吸收电容，在故障电流流过阻尼电阻时，吸收在全控型开关器件两端产生的电压尖峰，有效防止了全控型开关器件的损坏。

进一步的，通过给每个全控型开关器件设置反并联二极管，可以保证该阻尼模块在正常工作下的双向导通能力。

附图说明

图1是现有技术中阻尼模块的电路原理图；

图2是本发明基于开关器件串联的阻尼模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图2所示，本发明基于开关器件串联的阻尼模块包括控制模块、并联连接的开关支路和阻尼支路。

其中，开关支路中同向串设有n个全控型开关器件，该全控型开关器件为设置有反并联二极管的IGBT，具备双向导通功能，分别为T1，T2，…，Tn。IGBT为全控性半导体器件，既可控制其开通，也可控制其关断。当然，IGBT也可以替换成IGCT等其他的全控型开关器件。以全控型开关器件T1和T2为例，在同向串联时，T1的射极E与T2的集电极C相连。