CN103066804B - 一种mmc阀子模块的旁路开关接口电路及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路及实现方法，所述接口电路包括充电电路和触发电路；所述充电电路与所述触发电路连接；所述的触发电路与旁路开关的合闸线圈连接，输入供电电源通过充电电路给储能电容供电；触发电路的输入为储能电容，输出连接旁路开关内部的合闸线圈，通过晶闸管控制电路的闭合和断开。本发明当子模块控制器发出旁路开关闭合命令时，旁路开关能够在该接口电路的作用下立即闭合，即旁路开关的主触点立即闭合，辅助触点由原来的常闭状态变为常开状态，并将合闸成功信号反馈给子模块控制器。该接口电路实现了子模块控制器对旁路开关合闸的可靠控制，同时降低了对输入供电电源的功率要求。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路及实现方法。
背景技术
模块化多电平柔性直流输电系统与传统的直流输电系统不同，其最小单元为组成换流阀的子模块，而旁路开关则是子模块不可缺少的一个关键部件。当某子模块发生故障后，通过该子模块控制器下发闭合旁路开关命令，将该子模块旁路掉，从而切除故障对系统的影响。如果旁路开关不能准确快速的进行合闸操作，则认为该故障子模块不受控，故障危害可能会扩大，系统将执行跳闸操作，需要进行停电检修。因此子模块旁路开关的可靠动作是整个柔性直流输电系统安全运行的保证。而旁路开关的供电和合闸快速性成了旁路开关设计的难点。旁路开关要快速的闭合需要较大的能量，而子模块的控制和保护的供电取能方式为子模块内部电容取能，功率较小通常在几十瓦左右，难以满足旁路开关闭合时需要提供的能量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路及实现方法，该接口电路能降低对输入供电电源的功率要求，当子模块控制器下发旁路开关闭合命令时，旁路开关主触点能够在该接口电路的作用下立即闭合，并将旁路开关主触点的状态通过辅助触点反馈给子模块控制器。
本发明提供的一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路及实现方法，其特征在于，所述接口电路包括充电电路和触发电路；所述充电电路与所述触发电路连接，所述触发电路与子模块的旁路开关的合闸线圈连接。
其中，所述充电电路包括防反接装置、限流电阻R、二极管D1和储能电容C；
所述防反接装置实现供电电源的交直流输入，且直流电时无输入极性要求；
所述限流电阻R用于限制充电电流；
所述二极管D1用于保护消除所述触发电路对充电电路的影响；
所述储能电容C用于存储能量，并在旁路开关合闸时将能量提供给所述触发电路，同时也降低了对输入供电电源的功率要求。
其中，所述二极管D1、所述限流电阻R和所述储能电容C依次串联后并联在所述防反接装置的两端。
其中，所述防反接装置包括由整流二极管构成的不可控整流桥。
其中，所述触发电路包括二极管D2、位置开关J、合闸线圈M和晶闸管T；
所述二极管D2用于消除所述合闸线圈在合闸阶段对所述储能电容C的过压冲击；
所述位置开关J用于接通或断开所述触发电路；
所述合闸线圈为旁路开关内部的机构部件，用于为旁路开关的机械动作提供电磁力；与所述合闸线圈配合的主触点为一次侧设备的开关连接点，其辅助触点用于主触点的开关状态的反馈；所述主触点的状态与辅助触点的状态相反；本发明的一次侧设备由子模块的功率器件和高位取能电容构成。
所述晶闸管用于控制触发电路的闭合和断开。
其中，所述触发电路中二极管D2、所述位置开关J、所述合闸线圈M、所述晶闸管T依次串联后，并联在所述储能电容C两端。
其中，所述触发电路中位置开关J与所述旁路开关的主触点K状态相反。
其中，所述位置开关J为常闭开关。
本发明基于另一目的提供的一种上述的旁路开关接口电路的实现方法，其改进之处在于，输入供电电源端通过防反接装置、保护二极管D1，充电限流电阻R为储能电容C充电；当子模块下发旁路开关合闸命令时，触发晶闸管导通，触发电路闭合，储能电容C将能量释放给旁路开关的合闸线圈M，在合闸线圈电磁力的作用下，旁路开关的主触点K闭合，位置开关J断开，切断触发电路，完成子模块的旁路过程；同时旁路开关的辅助触点Z将合闸后旁路开关的状态反馈给子模块控制器。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
本发明为MMC阀子模块的旁路开关提供一种接口电路。这种接口电路实现了子模块控制器对旁路开关主触点快速可靠闭合的控制。
本发明提高了旁路开关的合闸速度，同时降低了对子模块的旁路开关对输入供电电源的功率要求。
本发明使得旁路开关与子模块控制器仅通过晶闸管的触发管脚和辅助触点连接，具有连接简单，易拆卸的功能。
本发明能在输入供电电源发生故障后仍能实现旁路开关合闸操作，可靠性高。
附图说明
图1为本发明提供的旁路开关接口电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
MMC（多电平换流器）的子模块包括H桥/半桥结构的IGBT模块（功率器件）、旁路开关和高位取能电容；高位取能电容与H桥/半桥结构的IGBT模块并联，H桥/半桥结构的IGBT模块的下管IGBT模块与所述旁路开关并联。
本实施例提供一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路，其电路图如图1所示，所述接口电路包括充电电路和触发电路；充电电路与触发电路连接，触发电路与旁路开关的合闸线圈连接。输入供电电源通过该接口电路的充电电路给储能电容C充电，当子模块控制器下发旁路开关合闸命令时，通过触发电路的作用，旁路开关完成合闸操作。
所述充电电路由防反接装置、限流电阻R、保护二极管D1和储能电容C组成。防反接装置由二极管整流桥构成，实现供电电源的交直流输入，且无输入极性要求。限流电阻R限制充电电流，实现储能电容C的平稳充电。保护二极管D1用于防止触发电路对供电电源的影响。储能电容C储存能量，供给旁路开关主触点合闸操作时使用，瞬间提供上百安培的合闸线圈电流。储能电容的设置，降低了对输入供电电源的功率要求，合闸瞬间产生的大电流仅由储能电容C提供。
所述触发电路由保护二极管D2、位置开关J、合闸线圈M和触发晶闸管T构成。保护二极管D2用于防止合闸时合闸线圈M产生的过电压对储能电容C的影响。位置开关J为与旁路开关相反的开关状态。所述位置开关J用于接通或断开所述触发电路，为常闭开关，当合闸结束时自动断开触发电路；所述合闸线圈M为实现旁路开关主触点闭合提供电磁力，合闸线圈通电，产生的电磁力使开关主触点闭合，同时将主触点的状态通过辅助触点反馈给子模块控制器；所述晶闸管用于控制触发电路的闭合和断开，当子模块下发旁路开关合闸命令时，触发晶闸管导通，触发电路闭合，旁路开关主触点闭合。所述二极管D2、所述位置开关J、所述合闸线圈D、所述晶闸管T依次串联后，并联在所述储能电容C两端。子模块正常工作时，旁路开关主触点K处于分闸状态时，位置开关J闭合，电路完整，可控制晶闸管的导通进行旁路开关合闸操作；合闸完毕后，位置开关J断开，切断触发电路，同时输入供电电源可对储能电容进行充电操作，为下一次合闸操作做准备。合闸线圈为旁路开关内部的关键部件，当线圈通电时，操作机构动作，旁路开关主触点闭合，且维持。晶闸管为触发电路的控制开关管，当子模块控制器下发合闸命令时，晶闸管导通，触发电路闭合，合闸线圈通电，合闸动作。
本实施例的工作流程为：
输入供电电源通过防反接装置、保护二极管D1，充电限流电阻R为储能电容C充电；当子模块下发旁路开关合闸命令时，触发晶闸管导通，触发电路闭合，储能电容C将能量释放给旁路开关的合闸线圈M，并且旁路开关的主触点K闭合，位置开关J断开，切断触发电路，完成子模块的旁路过程；同时旁路开关的辅助触点Z将合闸后旁路开关的状态反馈给子模块控制器。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种MMC阀子模块的旁路开关接口电路，其特征在于，所述接口电路包括充电电路和触发电路；所述充电电路与所述触发电路连接，所述触发电路与子模块的旁路开关内部的合闸线圈连接；
所述充电电路包括防反接装置、限流电阻R、二极管D1和储能电容C；
所述防反接装置实现供电电源的交直流输入；
所述限流电阻R用于限制充电电流；
所述二极管D1用于保护消除所述触发电路对充电电路的影响；
所述储能电容C用于存储能量，并在旁路开关合闸时将能量提供给所述触发电路；
所述触发电路包括二极管D2、位置开关J、合闸线圈M和晶闸管T；
所述二极管D2用于消除所述合闸线圈在合闸阶段对所述储能电容C的过压冲击；
所述位置开关J用于接通或断开所述触发电路；
所述合闸线圈为旁路开关内部的机构部件，用于为旁路开关的机械动作提供电磁力；与所述合闸线圈配合的主触点为一次侧设备的开关连接点，其辅助触点用于主触点的开关状态的反馈；所述主触点的状态与辅助触点的状态相反；
所述晶闸管用于控制触发电路的闭合和断开。
2.如权利要求1所述的旁路开关接口电路，其特征在于，所述二极管D1、所述限流电阻R和所述储能电容C依次串联后并联在所述防反接装置的两端。
3.如权利要求1或2所述的旁路开关接口电路，其特征在于，所述防反接装置包括由整流二极管构成的不可控整流桥。
4.如权利要求1所述的旁路开关接口电路，其特征在于，所述触发电路中二极管D2、所述位置开关J、所述合闸线圈M、所述晶闸管T依次串联后，并联在所述储能电容C两端。
5.如权利要求1所述的旁路开关接口电路，其特征在于，所述触发电路中位置开关J与所述旁路开关的主触点K状态相反。
6.如权利要求1或5所述的旁路开关接口电路，其特征在于，所述位置开关J为常闭开关。
7.一种如权利要求1-6任一所述的旁路开关接口电路的实现方法，其特征在于，输入供电电源端通过防反接装置、保护二极管D1，充电限流电阻R为储能电容C充电；当子模块下发旁路开关合闸命令时，触发晶闸管导通，触发电路闭合，储能电容C将能量释放给旁路开关的合闸线圈M，在合闸线圈电磁力的作用下，旁路开关的主触点K闭合，位置开关J断开，切断触发电路，完成子模块的旁路过程；同时旁路开关的辅助触点Z将合闸后旁路开关的状态反馈给子模块控制器。
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