[发明专利]一种开关的驱动装置和一种模块化多电平换流器

说明书

本发明涉及一种开关的驱动装置和一种模块化多电平换流器，属于直流输电技术领域，包括光电转换电路、驱动电路、储能电路、快充电路、慢充电路和充电控制电路。本发明的驱动装置通过光电转换电路输出的触发信号，控制驱动电路中的开关管通断，利用储能电路的能量，实现旁路开关动作；通过充电控制电路，在储能电路中储能元件的电压小于设定值时，控制快充电路关断，在储能电路中储能元件的电压大于或等于设定值时，控制快充电路导通。本发明的驱动装置有效避免了现有技术中单独使用快充电路导致充电电阻烧坏的问题，保证整个驱动装置对旁路开关进行的可靠控制。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种开关的驱动装置和一种模块化多电平换流器。

背景技术

MMC(Modular Multilevel Converter,模块化多电平换流器)是目前柔性直流输电工程广泛采用的拓扑结构，该拓扑包含6个对称的桥臂，每个桥臂通常由几十个甚至几百个如图1(a)所示的半桥子模块或图1(b)所示的全桥子模块级联而成，为了实现换流阀在子模块故障时的冗余控制功能，每个子模块都配置一个旁路开关。在换流阀运行过程中，某个子模块故障时，通过闭合旁路开关快速切除故障子模块，以保证整个系统继续正常运行，因此，旁路开关可靠控制显得尤为重要。

旁路开关的驱动装置通常固定于旁路开关上，位于子模块内部，且与子模块的主控制板卡分开，因此，两者需要进行电气连接，现有技术中采用引线的方式容易受到高压环境中的电磁干扰，导致旁路开关误动作，严重时会造成系统跳闸停机。因此，设计安全可靠的电气连接方式是系统稳定运行的重要保障。

当驱动信号长期有效时，储能电容(即储能元件)会通过旁路开关合闸驱动线圈和开关管持续放电，同时供电电源会通过充电电阻对储能电容持续大电流充电，当供电电源采用直流220V，充电电阻1kΩ/2W时，充电电流约为220mA，从而导致充电电阻发热严重而烧坏。因此，如何保证充电电路正常工作是旁路开关驱动装置亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关的驱动装置和一种模块化多电平换流器，用于解决在长期驱动开关时驱动装置的供电电源长期大电流充电导致充电电阻发热甚至烧坏的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种开关的驱动装置的技术方案，包括：

驱动电路，其输入端用于接收开关控制指令，其输出端用于连接开关驱动线圈的一端；

储能电路，用于向所述开关驱动线圈放电，该储能电路中的储能元件连接所述开关驱动线圈的另一端；

快充电路和慢充电路，分别连接所述储能电路，用于对储能电路中的储能元件供电，所述快充电路中设置有快充电阻，慢充电路中设置有慢充电阻，快充电阻的阻值小于慢充电阻的阻值；

充电控制电路，用于在储能电路中储能元件的电压小于设定值时，控制快充电路关断，在储能电路中储能元件的电压大于或等于设定值时，控制快充电路导通。

为解决上述技术问题，本发明提出一种模块化多电平换流器的技术方案，包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和/或下桥臂中设置有子模块和对应的旁路开关，还包括上述开关的驱动装置，用于驱动所述对应的旁路开关。

上述两个技术方案的技术效果为：

在驱动装置长期驱动开关的情况下，储能电路中的储能元件一直处于放电状态，本发明通过设置的充电控制电路、快充电路和慢充电路，在储能电路中储能元件的电压小于设定值时，控制快充电路关断，只有慢充电路导通，进行小电流的充电，且慢充电路中的慢充电阻的阻值较大，即使长时间对储能元件供电也不会导致电阻发热；而在储能电路中储能元件的电压大于或等于设定值时，表明储能电路中的储能元件不处于长期放电状态，此时控制快充电路导通，进行大电流的充电，大电流充电的持续时间很短，使快充电路中的快充电阻即使经过大电流也不会过度发热，从而避免电阻因过度发热导致烧坏。