[发明专利]柔性直流换流阀、子模块、子模块控制器和浪涌抑制电路

说明书

本发明提供一种柔性直流换流阀、子模块、子模块控制器和浪涌抑制电路。浪涌抑制电路包括分压模块、抑制模块和延时模块；分压模块与子模块电容并联，并通过抑制模块与延时模块连接；分压模块用于将子模块电容C1输出的第一电压进行分压，得到第二电压；抑制模块用于对第二电压的瞬变电压和浪涌幅度进行抑制；延时模块用于基于抑制后的第二电压，考虑延时后，输出过压故障信号。本申请提供的浪涌抑制电路整体体积较小，且对浪涌干扰的响应速度快，能够快速对浪涌干扰进行抑制，尽可能避免出现后级的过压故障信号误判的情况，提高了子模块控制器的可靠性，且能够满足子模块控制器小型化和高可靠性的设计要求。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种柔性直流换流阀、子模块、子模块控制器和浪涌抑制电路。

背景技术

随着近年来海上风电等新能源的大规模开发，柔性直流输电技术得到了更广泛的应用，且电压等级越来越高。高压电力系统本身是一个复杂的电磁干扰源，高电压、大电流的设备，如隔离刀闸等在操作空载母线和短线会使换流站中产生较强烈暂态电磁骚扰，类似于浪涌(冲击)信号。因此，在柔性直流换流站内所有的设备运行时产生的电磁骚扰和外部环境对电网的冲击作用下，使柔性直流换流站的电磁环境比普通变电站更加严酷。

柔性直流换流站智能化水平极高，其中的柔性直流换流阀上出现了许多安装在柔性直流换流站中子模块框架上的二次设备。二次设备使用了如放大器、比较器等高速低电压器件，由于高速低电压器件对电磁干扰的敏感度较高，所以在极端情况下，一次设备稳态或暂态过程产生的干扰很有可能影响二次设备的正常工作，有可能直接导致柔性直流换流站故障，严重时可能导致柔性直流换流阀跳闸。

子模块控制器属于二次设备，其能够对子模块中的IGBT等一次设备进行控制，且能够对子模块电容等一次设备进行保护。由于子模块控制器与柔性直流换流阀一次线路直接相连的接口为电容接口，导致子模块控制器容易受到浪涌干扰，因此需要对子模块控制器进行浪涌抑制。

目前，通常是在子模块控制器的输入端放置通流容量和耐压较大的浪涌防护器器件或气体放电管，使电压瞬变和浪涌通过防护器件旁路到子模块地，从而让子模块控制器中的瞬变电压和浪涌幅度大大降低。

但是，由于子模块电容电压峰值高达4000V(子模块的额定工作电压为2200V)，在实际应用中，通流容量和耐压较大的浪涌防护器器件体积较大且易失效，导致抑制电路体积也较大，且无法满足子模块控制器小型化和高可靠性的设计要求；另外通流容量和耐压较大的浪涌防护器器件或气体放电管响应速度较慢，无法快速消除浪涌干扰，有可能导致后级的过压故障信号误判，影响子模块控制器的可靠性。

发明内容

为了克服上述现有技术中体积大、响应速度慢且可靠性低的不足，本发明提供了一种用于子模块控制器的浪涌抑制电路，包括分压模块、抑制模块和延时模块；分压模块与子模块电容并联，并通过抑制模块与延时模块连接；

分压模块用于：将子模块电容C1输出的第一电压进行分压，得到第二电压；

抑制模块用于：对第二电压的瞬变电压和浪涌幅度进行抑制；

延时模块用于：基于抑制后的第二电压，考虑延时后，输出过压故障信号。

分压模块包括分压电阻R1和分压电阻R2；

分压电阻R1的一端与子模块电容C1的正极连接，分压电阻R2的一端与子模块电容C1的负极连接；

分压电阻R1的另一端与分压电阻R2的另一端连接，其连接点为节点A；

子模块电容C1输出的第一电压经分压电阻R1和分压电阻R2的分压，得到位于节点A的第二电压。

抑制模块包括压敏电阻R3和瞬态抑制二极管D1；

压敏电阻R3的一端和瞬态抑制二极管D1的阴极连接到节点A，压敏电阻R3的另一端和瞬态抑制二极管D1的阳极连接到接地端E。