[发明专利]一种混合换流器功率单元、混合换流器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种混合换流器功率单元、混合换流器及其控制方法，该功率单元包括主支路和并联支路，所述主支路和并联支路相互并联，并且均包括串联连接的晶闸管阀和IGBT阀，针对具有该功率单元的混合换流器，提供了包含三部分控制功能的控制方法，从而实现了混合换流器的主动换相，解决了现有技术中常规晶闸管无法主动换相，易发生换相失败，且现有方案工作原理复杂，工程实现难度，可靠性不高的问题。通过本发明提供的技术方案，使得常规晶闸管换流器具备主动换相能力，实现桥臂电流的可控转移，从而避免换相失败。控制方式灵活，可靠性高，且能够同时实现IGBT阀模块均压和驱动板卡自取能，无需额外增加外部供能设备，实现简单，便于工程应用。

技术领域

本发明涉及功率变换器技术领域，尤其涉及一种混合换流器功率单元、混合换流器及其控制方法。

背景技术

常规晶闸管换流器采用耐压高、通流能力强的半控型电力电子器件晶闸管，当在晶闸管门极施加触发电流信号，同时阳极与阴极间的电压为正时，晶闸管被触发导通；晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用，需要通过外电路使流经晶闸管的电流小于其维持电流(如几百mA)并保持足够的时间而自然关断，晶闸管才能恢复到正向阻断状态。

由于晶闸管关断过程不可控，需要依靠外部电路，在交流系统故障等扰动下易发生换相失败，产生直流电压降低、输送功率减少、直流电流急剧增大、换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果，影响设备安全和电网安全稳定。

现有技术中，针对常规晶闸管换流器改造的技术方案，其工作原理和控制逻辑复杂，且可能存在IGBT阀子模块取能困难等问题，工程实现难度较大，可靠性不高。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种混合换流器功率单元、混合换流器及其控制方法，以解决现有技术中常规晶闸管无法主动换相，易发生换相失败，且现有方案工作原理复杂，工程实现难度，可靠性不高的问题。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合换流器功率单元，所述功率单元包括主支路和并联支路；

所述主支路和并联支路相互并联，并且电路结构相同；

所述主支路和并联支路均包括串联连接的晶闸管阀和IGBT阀。

进一步的，所述IGBT阀包括多个串联连接的半桥子模块；

各所述半桥子模块的上管包括二极管，下管包括IGBT及其反并联二极管；各所述半桥子模块均并联有可控电阻泄放支路。

根据本发明的第二个方面，提供了一种混合换流器，包括三相换流桥臂，各换流桥臂的两端分别连接至高压直流母线的正负极；

各换流桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂的接点连接交流端子；

各所述上桥臂和下桥臂均包括如本发明第一个方面所述的功率单元。

根据本发明的第三个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的混合换流器功率单元的主动换相控制方法，包括：

在功率单元内部，控制电流由主支路向并联支路转移；

控制电流由本桥臂向换相桥臂转移；

在功率单元内部，控制电流通过可控电阻泄放支路泄放。

进一步的，所述在功率单元内部，控制电流由主支路向并联支路转移，包括：

所述主支路中晶闸管阀和IGBT阀的触发导通信号同步；

所述主支路中IGBT阀的关断信号以换相桥臂主支路晶闸管阀的触发导通信号为基准，并延时第一预设时间T1有效。

进一步的，所述第一预设时间T1使得稳态运行时本桥臂主支路电流已下降至本桥臂并联支路稳态电流应力要求的范围之内。