CN105356726A - 一种晶闸管反向恢复期保护装置和一种阀段系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶闸管反向恢复期保护装置和一种阀段系统，阀段系统包括阀段和连接在阀段两端的晶闸管反向恢复期保护装置，阀段由至少两个晶闸管串联构成；该保护装置具有两个端口，在这两个端口之间连接有一个电压采样模块；该保护装置还包括控制触发模块，电压采样模块连接控制触发模块；当控制触发模块接收到晶闸管反向恢复期确定信号时、且电压采样模块采样的电压值大于设定值时，控制触发模块发出控制信号，以控制晶闸管导通。确保了晶闸管在反向恢复期内不会承受过高的du/dt，从而对晶闸管起到保护作用。

Description

一种晶闸管反向恢复期保护装置和一种阀段系统

技术领域

本发明涉及一种晶闸管反向恢复期保护装置和一种阀段系统，属于晶闸管反向恢复期保护领域。

背景技术

高压直流输电系统中的晶闸管，在运行过程中可能会受到陡波、雷电波、操作波的影响，在换流阀上产生很大的电压变化率(du/dt)。如果恢复期晶闸管上的正向电压上升率过高，将损坏晶闸管。为避免这种情况的出现，当恢复期晶闸管出现正向电压上升率过高时必须对晶闸管采取保护措施。但是，现有技术中并没有一种有效的保护装置对在恢复期内的晶闸管进行可靠的安全保护。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶闸管反向恢复期保护装置和一种阀段系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种晶闸管反向恢复期保护装置，该保护装置具有两个端口，在这两个端口之间连接有一个电压采样模块；该保护装置还包括控制触发模块，所述电压采样模块连接所述控制触发模块；当控制触发模块接收到晶闸管反向恢复期确定信号时、且电压采样模块采样的电压值大于设定值时，控制触发模块发出触发信号，以控制晶闸管导通。

所述保护装置还包括一个使能信号产生模块，所述使能信号产生模块接收晶闸管反向恢复期确定信号，并向所述控制触发模块发出相应的使能信号。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的供电支路，所述供电支路上串设有一个充电二极管和稳压管，所述稳压管与一个储能电容并联，所述储能电容连接所述使能信号产生模块的供电端。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的脉冲扩展模块。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的浪涌抑制模块，用于限制该保护装置两个端口之间的电压值小于或者等于设定的安全值。

一种阀段系统，包括阀段和连接在阀段两端的晶闸管反向恢复期保护装置，所述阀段由至少两个晶闸管串联构成；该保护装置具有用于连接在阀段两端的两个端口，在这两个端口之间连接有一个电压采样模块；该保护装置还包括控制触发模块，所述电压采样模块连接所述控制触发模块；当控制触发模块接收到晶闸管反向恢复期确定信号时、且电压采样模块采样的电压值大于设定值时，控制触发模块发出触发信号，以控制晶闸管导通。

所述保护装置还包括一个使能信号产生模块，所述使能信号产生模块接收晶闸管反向恢复期确定信号，并向所述控制触发模块发出相应的使能信号。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的供电支路，所述供电支路上串设有一个充电二极管和稳压管，所述稳压管与一个储能电容并联，所述储能电容连接所述使能信号产生模块的供电端。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的脉冲扩展模块。

所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的浪涌抑制模块，用于限制该保护装置两个端口之间的电压值小于或者等于设定的安全值。

本发明提供的晶闸管反向恢复期保护装置，其两个端口之间连接有一个电压采样模块，当该晶闸管在反向恢复期内时，控制触发模块接收到相应的的信号，表明此时该晶闸管确实处于反向恢复期内，电压采样模块采集晶闸管两端的电压，当晶闸管上的电压变化率过大时，电压采样模块上的电压就会超过一个设定值，此时控制触发模块根据接收到的反向恢复期确定信号以及电压采样模块发送来的电压信号进行判断，当晶闸管确实处于反向恢复期内，且电压采样模块上的采集的电压超过设定值时，控制触发模块发出触发信号，控制晶闸管导通，确保了晶闸管在反向恢复期内不会承受过高的du/dt，从而对晶闸管起到保护作用。

附图说明

图1是晶闸管反向恢复期保护装置和阀段的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

阀段系统实施例

本发明提供的晶闸管反向恢复期保护装置可以接在单独的晶闸管的两端，也可以接在换流阀阀段的两端。如图1所示，该换流阀阀段由非线性饱和电抗器Lv和光控晶闸管Th串联组成，该光控晶闸管Th与一个串接有阻尼电阻Rs和阻尼电容Cs的串联支路并联，这里阻尼电阻Rs、阻尼电容Cs是多个串联光控晶闸管阻尼回路的等效阻尼电阻和阻尼电容。Cg是阀段均压电容，它与晶闸管反向恢复期保护装置(图中虚线框内部分)串联后，并联于阀段两端。

如图1所示，该晶闸管反向恢复期保护装置具有两个端口A、K，这两个端口分别连接在阀段的一端。该保护装置包括浪涌抑制器1，该浪涌抑制器连接在A、K两个端口之间。该浪涌抑制器由如5KP14等浪涌抑制二极管串联而成，如图1所示，用于限制该保护装置两个端口之间的电压值小于或者等于设定的安全值。

在A、K两个端口之间连接有一个电压采样电路2，该电压采样电路2包括一条采样支路，采样支路上串设有一个采样电阻。一旦阀段两端出现过高的du/dt，经均压电容Cg的作用，就会在回路中产生与du/dt成正比的电流，该电流在采样电阻上会产生一定的电压。

该保护装置还包括阀控制装置VBE、使能信号产生模块6和控制触发模块5。使能信号产生模块6包括一个信号处理单元和光信号接收单元，光信号接收单元连接该信号处理单元。阀控制装置VBE在光控晶闸管处于反向恢复期内时向发出一定的光信号，该光信号实质上是一个控制信号，证明此时光控晶闸管处于反向恢复期；使能信号产生模块6中的光信号接收单元接收该光信号，并将该光信号给信号处理单元，信号处理单元处理该光信号生成一个使能信号并将该信号给控制触发模块5。

上述光信号接收单元可以是一个光接收管，但是，为保证反向恢复期的可靠性要求，光信号接收单元还可以是由两个光接收管冗余设计组成，任何一个接收到阀控VBE发出的控制信号，就能保证输出有效。

控制触发模块5包括一个控制单元和光发射单元，控制单元控制连接该光发射单元。使能信号产生模块6中的信号处理单元发出的使能信号输入给该控制单元，并且电压采样电路中的采样电阻两端的电压也传输给该控制单元。该控制单元接收到使能信号，证明此时光控晶闸管处于反向恢复期；并且控制单元判断采样电阻两端的电压，当采样电阻上的电压超过一个设定值时，证明此时光控晶闸管的两端产生了一个很大的电压。控制单元接收到使能信号时、并且采样电阻上的电压超过一个设定值时，控制单元控制光发射单元发出一定的光信号，该光信号能够触发该光控晶闸管，使该晶闸管再次导通，确保其在反向恢复期内不会承受过高的压降，起到保护该晶闸管的作用。

上述光发射单元可以是一个激光二极管或者其他的光信号发射管，但是，为保证反向恢复期的可靠性要求，光发射单元还可以是由两个激光二极管冗余设计组成，光控晶闸管接收到任何一个激光二极管发出的控制信号，就能保证触发导通。

控制触发模块5只有在接收到使能信号产生模块6发出的使能信号，同时采样电阻上的电压到达设定值时才触发导通晶闸管；如果使能信号无效，即使能信号产生装置6没有发出使能信号，即使采样电阻上的压降超过设定值，触发模块也不会发出激光触发信号，这是因为在正常工作时，晶闸管两端的电压也可能会达到一个较大的值，这是正常情况，所以，为了防止晶闸管误导通，这里设置触发模块的触发条件同时为两个。阀控制装置VBE发出的控制信号由在晶闸管反向恢复期期间发出，有效时间约1ms左右。

使能信号产生模块6中的信号处理单元和控制触发模块5中的控制单元均可以为常规的控制器，比如单片机。另外，附图1中的使能信号产生模块6和控制触发模块5均没有画出具体的结构，只是利用各自内部包含的相关元器件来表示对应的模块。

在本实施例中，为了保证使能信号产生模块6的有效供电，该保护装置还包括一个连接在A、K两个端口之间的工作电源4，该工作电源为一条供电支路，该供电支路上串设有一个充电二极管和稳压管，该稳压管与一个储能电容并联，储能电容连接使能信号产生模块的供电端，为光信号接收单元和信号处理单元供电。该工作电源能够提供15V左右的工作电压，在承受反向电压时，充电二极管导通给储能电容充电，通过稳压管限制储能电容两端的电压值。

另外，为了防止出现的du/dt脉冲电压信号过于短暂，在该保护装置内还设置一个连接在A、K两个端口之间的脉冲扩展电路3，在该du/dt脉冲电压信号到来时，脉冲扩展电路中的电容储能，来延长该脉冲存在的时间。

上述实施例中，用于发出控制信号的控制模块为阀控VBE，作为其他的实施例，还可以专门设置一个控制器作为该保护装置的控制部分。

上述实施例中，控制模块发出的控制信号为光信号，作为其他的实施例，该控制模块也可以发出一般的控制信号。另外，使能信号产生模块中的接收控制模块发出的控制信号的接收单元也相应地为光信号接收单元，作为其他的实施例，当控制模块发出的信号为一般的控制信号时，该光信号接收单元还可以是其他常规的信号接收装置。

上述实施例中，使能信号产生模块连接控制触发模块，使能信号产生模块根据接收到的反向恢复期信号产生一个使能信号，并将该使能信号给控制触发模块。作为其他的实施例，使能信号产生模块可以省略，反向恢复期信号直接给控制触发模块，当晶闸管处于反向恢复期时，控制触发模块再根据电压采样模块上的电压相应地触发导通晶闸管。

上述实施例中，晶闸管为光控晶闸管，相应地，触发该晶闸管的信号为光信号，作为其他的实施例，晶闸管该可以是现有常规的晶闸管，通过给定一控制信号来触发其导通，这时，触发该晶闸管的信号就不是激光二极管发出的光信号，而是常规的控制信号，也即，触发模块中触发信号产生的单元就不是激光二极管，而是其他能够触发晶闸管导通的设备。

晶闸管反向恢复期保护装置实施例

该保护装置在上述阀段系统实施例中已经有了详细描述，这里不做赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶闸管反向恢复期保护装置，其特征在于，该保护装置具有两个端口，在这两个端口之间连接有一个电压采样模块；该保护装置还包括控制触发模块，所述电压采样模块连接所述控制触发模块；当控制触发模块接收到晶闸管反向恢复期确定信号时、且电压采样模块采样的电压值大于设定值时，控制触发模块发出触发信号，以控制晶闸管导通。

2.根据权利要求1所述的晶闸管反向恢复期保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括一个使能信号产生模块，所述使能信号产生模块接收晶闸管反向恢复期确定信号，并向所述控制触发模块发出相应的使能信号。

3.根据权利要求2所述的晶闸管反向恢复期保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的供电支路，所述供电支路上串设有一个充电二极管和稳压管，所述稳压管与一个储能电容并联，所述储能电容连接所述使能信号产生模块的供电端。

4.根据权利要求1所述的晶闸管反向恢复期保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的脉冲扩展模块。

5.根据权利要求1所述的晶闸管反向恢复期保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的浪涌抑制模块，用于限制该保护装置两个端口之间的电压值小于或者等于设定的安全值。

6.一种阀段系统，其特征在于，包括阀段和连接在阀段两端的晶闸管反向恢复期保护装置，所述阀段由至少两个晶闸管串联构成；该保护装置具有用于连接在阀段两端的两个端口，在这两个端口之间连接有一个电压采样模块；该保护装置还包括控制触发模块，所述电压采样模块连接所述控制触发模块；当控制触发模块接收到晶闸管反向恢复期确定信号时、且电压采样模块采样的电压值大于设定值时，控制触发模块发出触发信号，以控制晶闸管导通。

7.根据权利要求6所述的阀段系统，其特征在于，所述保护装置还包括一个使能信号产生模块，所述使能信号产生模块接收晶闸管反向恢复期确定信号，并向所述控制触发模块发出相应的使能信号。

8.根据权利要求7所述的阀段系统，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的供电支路，所述供电支路上串设有一个充电二极管和稳压管，所述稳压管与一个储能电容并联，所述储能电容连接所述使能信号产生模块的供电端。

9.根据权利要求6所述的阀段系统，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的脉冲扩展模块。

10.根据权利要求6所述的阀段系统，其特征在于，所述保护装置还包括一个连接在所述两个端口之间的浪涌抑制模块，用于限制该保护装置两个端口之间的电压值小于或者等于设定的安全值。