[发明专利]换流装置及其组件、无功补偿装置、换流器及其控制方法

说明书

本申请涉及换流装置及其组件、无功补偿装置、换流器及其控制方法。该换流装置包括：开关单元，包括串联连接的第一可控半导体器件和第二可控半导体器件；电容器，与开关单元并联连接；耗能均压单元，与电容器并联，并包括串联连接的第一电阻器和第二电阻器以及第三可控半导体器件，第三可控半导体器件与第一电阻器并联。

技术领域

本申请涉及高压电力变换器。更具体的，本申请涉及一种可以实现故障能量消耗的换流装置，以及由换流装置构成的无功补偿装置、换流器，及换流器的控制方法。

背景技术

在利用电力变换器实现电力传输的高压直流输电领域，当受电端交流电网发生故障时，由于发电端和受电端的功率不平衡，直流极线侧快速累积能量，继而导致电压急剧升高，危害换流阀等设备安全和系统运行。

一种最常见的解决方案是在换流器直流极线之间安装由半导体开关和耗能电阻串联构成的直流耗能装置，在故障时闭合半导体开关，将不平衡能量通过耗能电阻转化为热能而消耗掉。该方案在耗能的同时不能兼顾换流器内部的多个装置串联时的耗能需求和均压需求。

目前已经公开的一种方案，将上述耗能电阻又称制动电阻分解为多个单耗能电阻，并将单电阻作为换流器子模块的部件，而这些子模块是相互串联的。单耗能电阻与半导体开关构成串联回路。在故障时，半导体开关闭合使电流流过耗能电阻；在正常时半导体开关断开通过该单耗能电阻的电流。这一方案在子模块中并联了一个高压半导体开关与耗能电阻支路，仅用于消耗交流电网故障情况下的不平衡能量，考虑到交流电网故障概率极低的现实情况，该高压支路在绝大部分时间里都是处于备用状态，利用率极低。

发明内容

本申请的一个实施例公开了一种换流装置，包括：开关单元，包括串联连接的第一可控半导体器件和第二可控半导体器件；电容器，与所述开关单元并联连接；耗能均压单元，与所述电容器并联，并包括串联连接的第一电阻器和第二电阻器以及第三可控半导体器件，所述第三可控半导体器件与所述第一电阻器并联。

可选地，所述耗能均压单元还包括：第一开关，与所述第一电阻器串联，并且所述第三可控半导体器件与串联的所述第一电阻器和所述第一开关并联。

可选地，所述开关单元还包括：串联连接的第四可控半导体器件和第五可控半导体器件，串联连接的第一可控半导体器件和第二可控半导体器件与串联连接的第四可控半导体器件和第五可控半导体器件彼此并联。

本申请的一个实施例还提供了一种换流装置组件，包括串联连接的至少两个上述换流装置的一种。

本申请的一个实施例还提供了一种无功补偿装置，包括前述换流装置组件，电连接于待补偿电路。

本申请的一个实施例还提供了一种换流器，包括前述换流器组件，两端为直流侧，分别与直流线路的两端电连接，所述换流装置组件中预定两个换流装置之间为交流侧，与交流线路电连接。

利用上述任意一种换流装置、由换流装置组成的换流装置组件以及由换流装置组件组成的无功补偿装置和换流器，可以通过控制第三可控半导体器件的关断与闭合，使得第一电阻器和第二电阻器可以兼顾，能量消耗和串联应用时，换流装置之间的均压，从而使得该换流装置的体积可以较小。同时由于该换流器在大部分时间均处于即正常工作状态，即该换流装置在大部分时间内处于均压状态，第一电阻器和第二电阻器均投入使用，其设备利用率较高。

本申请的一个实施例还提供了控制前述换流器的一种方法，包括：采集所述换流器的直流侧电压；判断所述直流侧电压是否大于预设的第一阈值；根据判断结果，控制所述换流器中的至少一部分换流装置中的第三可控半导体器件导通。

本申请的一个实施例还提供了控制前述换流器的一种方法，包括：采集所述换流装置中电容器两端的电压；判断所述电容器两端的电压是否大于预设的第六阈值；如果是，控制所述换流装置中的第三可控半导体器件导通，第一可控半导体器件和第二可控半导体器件关断；如果否，控制所述换流装置中的第三可控半导体器件关断。