CN108233340A - 阻尼型阻断电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻尼型阻断电路，包括：电容C；绝缘栅双极型晶体管S1，绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与电容C的正极连接；绝缘栅双极型晶体管S2，绝缘栅双极型晶体管S2的发射极与电容C的负极连接；绝缘栅双极型晶体管S1的发射极与绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接；绝缘栅双极型晶体管S3，绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与电容C的负极连接，在绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与电容C的正极之间串接有二极管D4和电阻R；其中二极管D4的负极与电容C的正极连接。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1)发生直流故障时子模块电容电压上升幅值减小，降低了器件损毁的可能性；2)直流故障隔离时间缩短，有利于故障的快速恢复。

Description

阻尼型阻断电路
技术领域
本发明属于高压直流输电技术领域，特别涉及一种应用于直接耦合式直流变压器阻尼型阻断电路。
背景技术
随着传统能源的短缺和环境恶化问题的加剧，风能、太阳能等可再生清洁能源的利用与开发得到了越来越多的重视。风能、太阳能等新能源发电具有间歇性，随机性的特点，传统的电网结构和运行技术无法适应大规模可再生能源接入，而基于常规直流及柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术是解决这一问题的有效手段。模块化多电平变换器是目前最具前景的柔性直流输电拓扑，但其采用的子模块需要具有直流故障阻断能力以提高系统的可靠性。
现有技术1《Modular multilevel converter topologies with DC-shortcircuit current limitation》(8th International Conference on PowerElectronics-ECCE Asia.Jeju，Korea：IEEE，2011：1425-1431)提出了一种全桥型子模块拓扑以阻断直流故障。但由于子模块数所需要的器件数较多，因此成本高，损耗高，当发生直流故障时子模块电容电压上升幅值大，有击穿器件的危险，而且直流故障隔离时间更长。
现有技术2《Hybrid design of modular multilevel converters for HVDCsystems based on various submodules circuits》(IEEE Transactions on PowerDelivery)提出了自阻型子模块拓扑。其与全桥型子模块相比所需的器件数更少，但发生直流故障时直流网络中的能量会流入子模块电容，这会使得子模块电容电压上升，有击穿器件的危险。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出了一种具有阻断直流故障的能力，可以降低子模块电容电压上升幅值，并能缩短故障隔离时间的阻尼型阻断电路。
为解决上述技术问题，本发明提供一种阻尼型阻断电路，包括：电容C；绝缘栅双极型晶体管S1，所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与所述电容C的正极连接；绝缘栅双极型晶体管S2，所述绝缘栅双极型晶体管S2的发射极与所述电容C的负极连接；所述绝缘栅双极型晶体管S1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接；绝缘栅双极型晶体管S3，所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与所述电容C的负极连接，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与所述电容C的正极之间串接有二极管D4和电阻R；其中所述二极管D4的负极与所述电容C的正极连接。
优选地，在所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与发射极之间连接一二极管D1；其中所述二极管D1的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S1的发射极连接，所述二极管D1的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极连接。
优选地，在所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极与发射极之间连接一二极管D2；其中所述二极管D2的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的发射极连接，所述二极管D2的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接。
优选地，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一二极管D3；其中所述二极管D3的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接，所述二极管D3的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接。
优选地，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一电容CS；其中所述电容CS的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接，所述电容CS的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)发生直流故障时子模块电容电压上升幅值减小，降低了器件损毁的可能性；
2)直流故障隔离时间缩短，有利于故障的快速恢复。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明阻尼型阻断电路原理图；
图2为具有阻断直流故障能力的直接耦合式直流变压器原理图；
图3为直流变压器发生直流故障时的仿真波形图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1～图3所示，本发明阻尼型阻断电路由三个绝缘栅双极型晶体管(S1-S3)，四个二极管(D1-D4)，两个电容C和CS和一个阻尼电阻R组成。其中，绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与电容C的正极连接。在绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与发射极之间连接一二极管D1，二极管D1的正极与绝缘栅双极型晶体管S1的发射极连接，二极管D1的负极与绝缘栅双极型晶体管S1的集电极连接。
绝缘栅双极型晶体管S2的发射极与电容C的负极连接。在绝缘栅双极型晶体管S2的集电极与发射极之间连接一二极管D2，二极管D2的正极与绝缘栅双极型晶体管S2的发射极连接，二极管D2的负极与绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接。
绝缘栅双极型晶体管S1的发射极与绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接。
绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与电容C的负极连接。在绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与电容C的正极之间串接有二极管D4和电阻R，二极管D4的负极与电容C的正极连接。在绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一二极管D3，二极管D3的正极与绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接，二极管D3的负极与绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接。在绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一电容CS，电容CS的正极与绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接，电容CS的负极与绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接。
本发明阻尼型阻断电路可应用于直接耦合式直流变压器使其获得直流故障隔离能力，具体电路结构如图2所示，直流变压器用于连接电压等级不同的直流电压源Udc1和Udc2，其中Udc1>Udc2。该拓扑由两串链式模块(1，2)，一个桥臂电感La，一个滤波电感Lf组成，且采用三相交错并联连接方式。其中链式模块1由图1给出的阻尼型子模块和半桥型子模块串联而成，链式模块2由半桥型子模块串联而成。
0.1s时Udc1侧发生直流短路故障。故障发生后直流变压器闭锁所有驱动信号，可看到Udc1侧电流i1下降为零(故障被隔离)，且所有子模块电容电压上升幅值较小。
其中，i1为流过电感La的电流，i3为流过链式模块2的电流，i2为流过电感Lf的电流。i1_sum、i2_sum为三个交错并联变换器的总电流。UCl1为链式模块1的输出电压和UCl2为链式模块2的输出电压。Uc1(1)为链式模块1中阻尼型子模块电容电压波动，Uc2(1)为链式模块2中半桥型子模块电容电压波形。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种阻尼型阻断电路，其特征在于，包括：
电容C；
绝缘栅双极型晶体管S1，所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与所述电容C的正极连接；
绝缘栅双极型晶体管S2，所述绝缘栅双极型晶体管S2的发射极与所述电容C的负极连接；
所述绝缘栅双极型晶体管S1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接；
绝缘栅双极型晶体管S3，所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与所述电容C的负极连接，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与所述电容C的正极之间串接有二极管D4和电阻R；其中
所述二极管D4的负极与所述电容C的正极连接。
2.根据权利要求1所述的阻尼型阻断电路，其特征在于，在所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极与发射极之间连接一二极管D1；其中
所述二极管D1的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S1的发射极连接，所述二极管D1的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S1的集电极连接。
3.根据权利要求1所述的阻尼型阻断电路，其特征在于，在所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极与发射极之间连接一二极管D2；其中
所述二极管D2的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的发射极连接，所述二极管D2的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S2的集电极连接。
4.根据权利要求1所述的阻尼型阻断电路，其特征在于，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一二极管D3；其中
所述二极管D3的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接，所述二极管D3的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接。
5.根据权利要求4所述的阻尼型阻断电路，其特征在于，在所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与发射极之间连接一电容CS；其中
所述电容CS的正极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的集电极连接，所述电容CS的负极与所述绝缘栅双极型晶体管S3的发射极连接。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122187A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-24 Supergrid Institute Convertisseur de tension dc/dc muni d'un dispositif coupe-circuit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055347A (zh) * 2010-07-22 2011-05-11 荣信电力电子股份有限公司 基于mmc无变压器的四象限高压变频电源拓扑结构
CN202524283U (zh) * 2012-04-11 2012-11-07 中国矿业大学 一种模块化多电平变流器子模块的缓冲电路结构
CN104410101A (zh) * 2014-11-19 2015-03-11 上海交通大学 具有电网黑启动和直流故障穿越能力的mmc拓扑结构
CN105099245A (zh) * 2015-08-11 2015-11-25 南方电网科学研究院有限责任公司 二极管箝位式模块化多电平换流器子模块等值仿真方法
CN105281555A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种模块拓扑及基于模块拓扑的mmc型柔性直流输电系统
CN107565841A (zh) * 2017-01-17 2018-01-09 湖南大学 一种钳位级联倍频多电平功率变换器及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055347A (zh) * 2010-07-22 2011-05-11 荣信电力电子股份有限公司 基于mmc无变压器的四象限高压变频电源拓扑结构
CN202524283U (zh) * 2012-04-11 2012-11-07 中国矿业大学 一种模块化多电平变流器子模块的缓冲电路结构
CN104410101A (zh) * 2014-11-19 2015-03-11 上海交通大学 具有电网黑启动和直流故障穿越能力的mmc拓扑结构
CN105099245A (zh) * 2015-08-11 2015-11-25 南方电网科学研究院有限责任公司 二极管箝位式模块化多电平换流器子模块等值仿真方法
CN105281555A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种模块拓扑及基于模块拓扑的mmc型柔性直流输电系统
CN107565841A (zh) * 2017-01-17 2018-01-09 湖南大学 一种钳位级联倍频多电平功率变换器及其控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122187A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-24 Supergrid Institute Convertisseur de tension dc/dc muni d'un dispositif coupe-circuit
FR3105626A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-25 Supergrid Institute Convertisseur de tension DC/DC muni d’un dispositif coupe-circuit

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