CN103825485A - 一种强迫换相桥路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种强迫换相桥路，换相桥路的一相半桥臂包括并联连接的两个晶闸管串；晶闸管串包括串联连接的2N个晶闸管，N至少为1；两个晶闸管串的中点通过一个电容相连，电容分别将晶闸管串分为对称的两段晶闸管串。和现有技术相比，本发明提供的一种强迫换相桥路，适用于传统高压直流输电中，不仅可以实现故障情况下晶闸管的可靠关断，而且在换流阀正常工作时电容器不投入使用，因此不会产生大量谐波，延长电容使用寿命；且在不需要外部电源的情况下，能够实现电容自充电。

Description

一种强迫换相桥路
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，具体涉及一种强迫换相桥路。
背景技术
传统高压直流输电的一相半桥臂由若干晶闸管串联组成，正常情况下串联晶闸管在触发信号的作用下可同时导通关断；故障情况下当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，均会导致阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，则会发生换相失败。
强迫换相主要采用换流电容充放电的方法，向需要关断的晶闸管施加反压，以实现换流。现有技术中强迫换相电路主要包括串联电感式电压源型逆变器和串联二极管式电流型逆变器，虽然这两种逆变器拓扑结构均可以实现故障情况下晶闸管的可靠关断，但是由于强迫换相中的电容时刻都在投入运行，使得换流阀正常工作时产生大量谐波，同时随着直流输电的电压等级不断提高，接入输配电系统中的电容体积以及造价都会很高。
因此，提供一种能够显著减少换流阀工作谐波，延长电容使用寿命的强迫换相电路显得尤为重要。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种强迫换相桥路，所述换相桥路的一相半桥臂包括并联连接的两个晶闸管串；所述晶闸管串包括串联连接的2N个晶闸管，N至少为1；两个所述晶闸管串的中点通过一个电容相连，所述电容分别将所述晶闸管串分为对称的两段晶闸管串。
优选的，所述半桥臂包括四种电流流通路径；换流阀正常工作时，电流流通路径为触发导通后的一个晶闸管串形成的支路，另一个晶闸管串和所述电容不工作；系统发生故障时若一个晶闸管串不能关断，换流阀不能实现换相，则触发导通另一个晶闸管串中通过阴极与所述电容相连的一段晶闸管串进行强迫换相，电流流通路径为依次通过电容导通的所述一段晶闸管串和故障晶闸管形成的支路；
优选的，换流阀强迫换相时，与所述触发导通的一段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为负，与所述故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为正；
优选的，换流阀强迫换相时，所述电容自动放电-充电，当换流阀强迫换相成功后，与所述触发导通的一段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为正，与所述故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为负；
优选的，换流阀强迫换相成功后，所述触发导通的一段晶闸管串和所述故障晶闸管关断；
优选的，若所述电容的两端电位小于换流阀进行强迫换相的电容电压阈值，则在换流阀导通时对所述电容进行预充电，从而保证所述电容实时满足所述电容电压阈值的要求。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明提供的一种强迫换相桥路，适用于传统高压直流输电中，不仅可以实现故障情况下晶闸管的可靠关断，而且在换流阀正常工作时电容器不投入使用，因此不会产生大量谐波，延长电容使用寿命；
2、本发明提供的一种强迫换相桥路，在不需要外部电源的情况下，能够实现电容自充电。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是：本发明提供的一种强迫换相桥路拓扑图；
图2是：本发明实施例中一种强迫换相桥路的拓扑图；
图3是：本发明实施例中电容充电原理图；
图4是：本发明实施例中换流阀正常工作时强迫换相桥路的电流流通路径图；
图5是：本发明实施例中换流阀换相时强迫换相桥路的电流流通路径图；
图6是：本发明实施例中换流阀强迫换相完成时的强迫换相桥路状态图；
图7是：图6中所示换流阀强迫换相完成后，换流阀再次触发导通对电容预充电时强迫换相桥路电流流通路径图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种能够显著减少换流阀工作谐波，延长电容使用寿命的强迫换相电路，如图1所示，换相桥路的一相半桥臂包括并联连接的两个晶闸管串；晶闸管串包括串联连接的2N个晶闸管，N至少为1；两个晶闸管串的中点通过一个电容相连，电容分别将晶闸管串分为对称的两段晶闸管串。半桥臂包括四种电流流通路径：
换流阀正常工作时，电流流通路径为触发导通后的一个晶闸管串形成的支路，另一个晶闸管串和电容不工作；
系统发生故障时，若一个晶闸管串不能关断，则触发导通另一个晶闸管串中通过阴极与电容相连的一段晶闸管串，电流流通路径为依次通过电容导通的该段晶闸管串和故障晶闸管形成的支路；换流阀强迫换相时，与触发导通的该段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为负，与故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为正；换流阀强迫换相时，电容自动放电-充电，当换流阀强迫换相成功后，与触发导通的该段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为正，与故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为负；换流阀强迫换成功后，触发导通的该段晶闸管串和故障晶闸管关断。
如图2所示本实施例中强迫换相桥路的一相半桥臂包括由晶闸管VT1和VT2串联构成的第一晶闸管串，晶闸管VT1’和VT2’串联构成的第二晶闸管串以及电容C。
换流阀正常工作时，电流流通路径为触发导通后的第二晶闸管串VT1’和VT2’形成的支路；电容进行充电，此时电容C两端存储左正右负的电位，第二晶闸管串以及电容C不工作，如图2和3所示，若电容的两端电位小于换流阀进行强迫换相的电容电压阈值，则在换流阀导通时对电容进行预充电，从而保证电容实时满足电容电压阈值的要求。
当系统发生故障，若第二晶闸管串VT1’和VT2’不能关断，换流阀不能可靠换相，触发导通第一晶闸管串中的晶闸管VT1，电容C开始放电，晶闸管VT1’承受反向电压关断；晶闸管VT1、电容C和晶闸管VT2’形成电流流通路径，经过一段时间后电容C由放电开始充电，此时电容C两端电位左负右正，晶闸管VT1承受反向电压关断，第一晶闸管串和第二晶闸管串随即全部关断，换相成功。所述系统为包含有基于本实施例中强迫换相桥路的换流阀的电力系统。
半桥臂换相成功后的电容C的荷电状态如图6所示，当换流阀再次进行换相时，由于电容C两端电位左负右正，电流流通路径为触发导通后的第一晶闸管串VT1和VT2形成的支路；当系统发生故障，若第一晶闸管串VT1和VT2不能关断，触发导通第二晶闸管串中的晶闸管VT1’，电容C开始放电，晶闸管VT1承受反向电压关断；晶闸管VT1’、电容C、晶闸管VT2形成电流流通路径，经过一段时间后电容C由放电开始充电，此时电容C两端电位左正右负，晶闸管VT2’承受反向电压关断，第一晶闸管串和第二晶闸管串随即全部关断，换相成功。所述系统为包含有基于本实施例中强迫换相桥路的换流阀的电力系统。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种强迫换相桥路，其特征在于，所述换相桥路的一相半桥臂包括并联连接的两个晶闸管串；所述晶闸管串包括串联连接的2N个晶闸管，N至少为1；两个所述晶闸管串的中点通过一个电容相连，所述电容分别将所述晶闸管串分为对称的两段晶闸管串。
2.如权利要求1所述的一种强迫换相桥路，其特征在于，所述半桥臂包括四种电流流通路径；换流阀正常工作时，电流流通路径为触发导通后的一个晶闸管串形成的支路，另一个晶闸管串和所述电容不工作；系统发生故障时若一个晶闸管串不能关断，换流阀不能实现换相，则触发导通另一个晶闸管串中通过阴极与所述电容相连的一段晶闸管串进行强迫换相，电流流通路径为依次通过电容导通的所述一段晶闸管串和故障晶闸管形成的支路。
3.如权利要求2所述的一种强迫换相桥路，其特征在于，换流阀强迫换相时，与所述触发导通的一段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为负，与所述故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为正。
4.如权利要求3所述的一种强迫换相桥路，其特征在于，换流阀强迫换相时，所述电容自动放电-充电，当换流阀强迫换相成功后，与所述触发导通的一段晶闸管串的阴极相连的电容电极板电位为正，与所述故障晶闸管的阳极相连的电容电极板电位为负。
5.如权利要求4所述的一种强迫换相桥路，其特征在于，换流阀强迫换相成功后，所述触发导通的一段晶闸管串和所述故障晶闸管关断。
6.如权利要求2所述的一种强迫换相桥路，其特征在于，若所述电容的两端电位小于换流阀进行强迫换相的电容电压阈值，则在换流阀导通时对所述电容进行预充电，从而保证所述电容实时满足所述电容电压阈值的要求。
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