CN104009613B - Mmc柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，包括用于与供电电源连接的储能电路及用于与旁路开关的合闸线圈连接的触发电路，储能电路与触发电路相互连接；触发电路中串接有开关管，该开关管的控制端用于通过开关管驱动电路连接子模块控制器的触发信号端，且开关管的控制端与地之间还连接有一个与旁路开关的主触点状态一致的触发控制开关。本发明的旁路开关触发装置在开关管驱动电路的控制端连接触发控制开关，在旁路开关闭合后用于关断开关管，从而减少对开关管的功率要求，减小了体积；将触发装置集成于子模块控制器中，避免了开关管的低压控制信号通过长引线连接而受到干扰导致误动作，增强了抗干扰能力。

Description

MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置
技术领域
本发明属于柔性直流输电领域，具体涉及一种MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置。
背景技术
MMC柔性直流输电换流阀每个桥臂通常由几百个如图1所示的MMC柔性直流输电子模块串联构成，当某一个子模块出现故障时，必须通过旁路开关K将故障子模块迅速切除，才能使系统维持运行。一旦旁路开关不能可靠闭合将导致故障进一步扩大，最终要求系统跳闸停机。当在柔性直流子模块控制器故障不能正确发出旁路开关闭合信号时，旁路开关能否可靠动作成为一个难题。
另外，由于旁路开关闭合需要几十安培电流，导致旁路开关触发装置的开关管体积较大，因此只能将驱动电路集成在旁路开关上，然后通过长引线将子模块控制器发送的低压控制信号传输到旁路开关的控制端。但是长引线的存在导致旁路开关容易受外界条件干扰而误动作，致使冗余子模块投入数量达到规定值也会导致系统跳闸停机。因此，确保旁路开关迅速可靠动作对于柔性直流输电系统稳定运行显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，以确保旁路开关的迅速可靠动作。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，包括用于与供电电源连接的储能电路及用于与旁路开关的合闸线圈连接的触发电路，所述储能电路与触发电路相互连接；触发电路中串接有开关管，该开关管的控制端用于通过开关管驱动电路连接子模块控制器的触发信号端，且开关管的控制端与地之间还连接有一个与旁路开关的主触点状态一致的触发控制开关。
所述触发控制开关为所述旁路开关的辅助触点。
所述开关管驱动电路的输入端还与AVC过压检测信号端连接。
所述合闸线圈两端并联有一个续流二极管D1。
所述储能电路包括用于串接在供电电源正负极两端之间的保护二极管D2、限流电阻R和储能电容C,所述储能电容C通过开关管与合闸线圈连接。
所述开关管驱动电路包括连接于开关管控制端的电阻电路和开关管控制端与地之间连接的由电阻R3和双向TVS管组成的并联支路。
所述开关管为IGBT。
本发明MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置在开关管驱动电路的控制端连接触发控制开关，在旁路开关闭合后用于关断开关管，从而减少对开关管的功率要求，减小了体积；将触发装置集成于子模块控制器中，实现旁路开关与子模块控制器仅通过合闸线圈和辅助触点相连，避免了开关管的低压控制信号通过长引线连接而受到干扰导致误动作，增强了抗干扰能力。
储能电路采用电容储能具有对供电电源功率要求低，防干扰能力强，主电路过压能自动投切，掉电时亦能可靠触发，触发迅速，触发电路动作时间小于20us等特点，解决了旁路开关可靠触发难题。
开关管的控制端还与AVC过压检测信号控制端连接，当子模块控制器不能正确发出旁路开关闭合信号时，最终会导致子模块电容过压，电容电压达到规定值后会直接触发旁路开关动作。
附图说明
图1为MMC柔性直流输电子模块的原理图；
图2为本发明旁路开关触发装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图2所示为本发明MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置实施例的电路原理图，由图可知，该装置包括用于与供电电源连接的储能电路及用于与旁路开关的合闸线圈L连接的触发电路，储能电路与触发电路相互连接；触发电路中串接有用于控制触发电路的开、断的开关管T，该开关管的控制端用于通过开关管驱动电路连接子模块控制器的触发信号端，且开关管的T控制端与地之间还连接有一个与旁路开关的主触点K状态一致的触发控制开关P1。
本实施例的触发控制开关P1为旁路开关的辅助触点。该触发装置集成于子模块控制器中，实现旁路开关与子模块控制器仅通过合闸线圈和辅助触点相连，避免了开关管的低压控制信号通过长引线连接而受到干扰导致误动作，增强了抗干扰能力。
另外，开关管驱动电路的输入端还与AVC过压检测信号端连接，当子模块控制器不能正确发出旁路开关闭合控制信号时，最终会导致子模块电容(如图1中的C2)过压，当电容电压达到规定值后，通过AVC过压检测信号端发出信号(AVC过压检测信号即子模块电容过压检测信号)，直接触发旁路开关动作。
合闸线圈两端并联有一个续流二极管D1,用于旁路开关闭合后，释放旁路开关合闸线圈L的能量。
储能电路包括用于串接在供电电源正负极两端之间的保护二极管D2、限流电阻R和储能电容C。限流电阻R用于限制充电电流；保护二极管D2用于在充电电源故障掉电时，保证储能电容能够继续储存足够能量闭合旁路开关，消除触发电路对储能电路的影响；储能电容C通过开关管与合闸线圈连接，在旁路开关闭合时将能量提供给旁路开关线圈L。本实施例采用电容储存能量，即使在供电电源故障掉电情况下依然能够可靠触发旁路开关，降低了对输入供电电源的功率要求。供电电源通过储能电路对储能电容C进行充电，储能电容C在旁路开关合闸时将储存的能量提供给旁路开关的合闸线圈L，在合闸线圈电磁力的作用下，旁路开关的主触点K闭合。
本实施例的开关管为IGBT，开关管驱动电路用于开通和关断IGBT，驱动电路包括连接于开关管T控制端由电阻R1和R2串联组成的电阻电路和开关管控制端与地之间连接的由电阻R3和双向TVS管组成的并联支路。TVS管是一种二极管形式的高效能保护器件，当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联。
旁路开关包括主触点K、常开辅助触点P1、常闭辅助触点P2以及合闸线圈L。合闸线圈L用于为旁路开关闭合提供电磁力；常开辅助触点P1在旁路开关闭合后用于关断控制开关IGBT，从而减少对控制开关IGBT的功率要求，减小了体积。常闭辅助触点P2用于将旁路开关状态上传至子模块控制器。
本发明MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置工作过程如下：
A.供电电源通过限流电阻R和二极管D2给储能电容C充电；
B.检测到子模块故障信号后，子模块控制器下发旁路开关合闸指令(触发信号)，或检测到AVC过压检测信号后，通过开关管驱动电路触发开关管IGBT导通，触发电路闭合；
C.储能电容将储存的能量通过触发电路释放给旁路开关的合闸线圈L，促使旁路开关的主触点K在合闸线圈电磁力的作用下闭合；
D.旁路开关主触点K吸合的同时辅助触点P1、P2动作，将常开触点P1信号反馈给触发装置，用来关断开关管IGBT，切断触发电路，完成子模块的旁路过程，同时通过常闭辅助触点P2将合闸后旁路开关状态信号反馈给子模块控制器。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：包括用于与供电电源连接的储能电路及用于与旁路开关的合闸线圈连接的触发电路，所述储能电路与触发电路相互连接；触发电路中串接有开关管，该开关管的控制端用于通过开关管驱动电路连接子模块控制器的触发信号端，且开关管的控制端与地之间还连接有一个与旁路开关的主触点状态一致的触发控制开关，从而减少对开关管的功率要求。
2.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述触发控制开关为所述旁路开关的辅助触点。
3.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述开关管驱动电路的输入端还与AVC过压检测信号端连接。
4.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述合闸线圈两端并联有一个续流二极管D1。
5.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述储能电路包括用于串接在供电电源正负极两端之间的保护二极管D2、限流电阻R和储能电容C,所述储能电容C通过开关管与合闸线圈连接。
6.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述开关管驱动电路包括连接于开关管控制端的电阻电路和开关管控制端与地之间连接的由电阻R3和双向TVS管组成的并联支路。
7.根据权利要求1所述的MMC柔性直流输电子模块的旁路开关触发装置，其特征在于：所述开关管为IGBT。
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