CN109390965A - 柔直换流阀功率旁路控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述柔直换流阀功率旁路控制装置与机械旁路相连，所述机械旁路设置于功率模块的输出端口；所述柔直换流阀功率旁路控制装置用于通过外部电源输出端获得电能，并实时检测所述机械旁路的控制回路运行状态，当所述控制回路停止运行时，通过于外部电源获得的电能重启所述机械旁路控制所述功率模块旁路。

Description

柔直换流阀功率旁路控制装置
技术领域
本发明机电控制领域，尤指一种柔直换流阀功率旁路控制装置。
背景技术
目前大多数柔性直流输电换流阀功率单元在故障后，依靠连接在功率单元输出端口的机械旁路开关快速合闸，将故障模块隔离，实现换流阀冗余的继续运行，对机械旁路的合闸的可靠性要求较高。在系统运行时任何一个故障功率模块均会申请旁路，在功率单元机械旁路失效后，大多数系统采用了申请系统跳闸的策略，增加了系统跳闸的风险。减弱了系统的稳定性。因此，提高功率单元机械旁路的可靠性非常必要。现有技术中，并没有针对功率模块旁路控制部分进行多重可靠的保护。
发明内容
本发明目的在于提高旁路开关合闸的可靠性，准确实现故障功率模块旁路，有效提高系统运行的可靠性。
为达上述目的，本发明所提供了一种柔直换流阀功率旁路控制装置，所述柔直换流阀功率旁路控制装置与机械旁路相连，所述机械旁路设置于功率模块的输出端口；所述柔直换流阀功率旁路控制装置用于通过外部电源输出端获得电能，并实时检测所述机械旁路的控制回路运行状态，当所述控制回路停止运行时，通过于外部电源获得的电能重启所述机械旁路控制所述功率模块旁路。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述柔直换流阀功率旁路控制装置包含电源模块、监测模块和控制模块；所述电源模块用于与外部电源输出端，获得外部电能为所述柔直换流阀功率旁路控制装置提供电能输出；所述监测模块与所述电源模块相连，用于按预定周期检测所述机械旁路的运行状态，根据所述机械旁路的运行状态输出预警信号；所述控制模块与所述监测模块相连，用于根据所述预警信号通过所述机械旁路控制所述功率模块旁路。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述电源模块为高电位取能回路，所述高电位取能回路包含DCDC隔离降压单元、控制调节端口及二次输出端；所述DCDC隔离降压单元与所述电源输出端相连，用于将从外部电源获取的高压电转化为低电压；所述控制调节端口与外部电源的原边以及副边各自相连，用于控制电源副边的输出类型；所述二次输出端分别与所述机械旁路和所述生命信号检测回路相连，用于为所述机械旁路和所述生命信号检测回路双重供电。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述监测模块为生命信号检测回路，所述生命信号检测回路分别与所述高电位取能回路和所述机械旁路相连；用于以脉冲间隔形式向所述机械旁路输出信号，当预定周期内未收到所述机械旁路反馈信号时，向所述功率模块主控板输出预警信号。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述控制模块为功率模块主控板，所述功率模块主控板分别与所述生命信号检测回路和所述机械旁路相连，用于根据所述预警信号通过机械旁路控制所述功率模块旁路。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述柔直换流阀功率旁路控制装置还包含硬件过压检测回路；所述硬件过压检测回路分别与功率模块的输出端和所述机械旁路相连，用于监测所述功率模块的直流电压状态，当所述电压高于超出阈值时，触发机械旁路开启运行。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述硬件过压检测回路由TVS和二极管串联组成，所述硬件过压检测回路连接在功率模块的输出端，当功率模块的直流电容电压超出预定阈值时，所述TVS电路电流增大使得所述机械旁路中的主回路功率器件建立预定触发电压，触发机械旁路开启运行。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述机械旁路的主控回路为可控功率器件。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述可控功率器件为线圈结构，用于在一次放电后将所述线圈结构内电能释放，使得所述线圈结构能够二次输入电能。
在上述柔直换流阀功率旁路控制装置中，优选的，所述外部电源输出端包含电容器两端或功率模块输出端口。
通过本发明所提供的柔直换流阀功率旁路控制装置可以在功率模块故障时尽最大可能的实现功率模块机械旁路的可靠旁路；自带的自取能回路可以保障主回路电源在故障后，机械开关的供电回路仍能正常工作，实现机械旁路可靠旁路；自带的硬件过压检测的电子回路可以在第一重报出触发旁路失效后，进行第二次触发，实现机械旁路的可靠合闸；自带检测控制回路生命信号的电子回路可以和主控制板卡进行信息交互，将旁路开关的健康状况告知主控系统，极大可能的预知将要发生的事件提前采取保护动作；最大可能的实现故障功率模块旁路，提高系统运行的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明所提供的机械旁路在柔直换流阀功率模块中的电器连接图；
图2为本发明所提供的柔直换流阀功率旁路控制装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例所提供的柔直换流阀功率旁路控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
请参考图1所示，本发明所提供了一种柔直换流阀功率旁路控制装置，所述柔直换流阀功率旁路控制装置与机械旁路相连，所述机械旁路设置于功率模块的输出端口；所述柔直换流阀功率旁路控制装置用于通过外部电源输出端获得电能，并实时检测所述机械旁路的控制回路运行状态，当所述控制回路停止运行时，通过于外部电源获得的电能重启所述机械旁路控制所述功率模块旁路。实际工作中，机械旁路不动作时，功率模块按照系统指令进行主功率器件的投入和切除；当功率模块故障后，机械旁路有其柔直换流阀功率旁路控制装置触发闭合，将功率单元切除系统；其中，所述外部电源输出端包含电容器两端或功率模块输出端口。
请参考图2所示，所述柔直换流阀功率旁路控制装置包含电源模块、监测模块和控制模块；所述电源模块用于与外部电源输出端，获得外部电能为所述柔直换流阀功率旁路控制装置提供电能输出；所述监测模块与所述电源模块相连，用于按预定周期检测所述机械旁路的运行状态，根据所述机械旁路的运行状态输出预警信号；所述控制模块与所述监测模块相连，用于根据所述预警信号通过所述机械旁路控制所述功率模块旁路。以此，利用外部电源为所述控制模块供电，当监测模块发现当前功率模块出现问题时，即可由控制模块利用外部电源来重启控制所述机械旁路，及时将功率模块从系统中切除。
请参考图3所示，所述电源模块可为高电位取能回路，所述高电位取能回路包含DCDC隔离降压单元、控制调节端口及二次输出端；所述DCDC隔离降压单元与所述电源输出端相连，用于将从外部电源获取的高压电转化为低电压；所述控制调节端口与外部电源的原边以及副边各自相连，用于控制电源副边的输出类型；所述二次输出端分别与所述机械旁路和所述生命信号检测回路相连，用于为所述机械旁路和所述生命信号检测回路双重供电。有了该取能回路，机械旁路的控制不依赖于功率模块主控制系统的电源；放置主电源回路故障时旁路开关回路无法工作。
在上述实施例中，所述监测模块可为生命信号检测回路，所述生命信号检测回路分别与所述高电位取能回路和所述机械旁路相连；用于以脉冲间隔形式向所述机械旁路输出信号，当预定周期内未收到所述机械旁路反馈信号时，向所述功率模块主控板输出预警信号。实际工作中，所述生命信号检测回路一端连接功率模块的主控控制板卡，一端连接机械开关，用于联络主控板卡和以脉冲间隔形式召唤旁路开关控制回路，在预定时间范围内，如无响应，那么及时向系统发出预警信号，避免因为旁路控制回路失效引起的无法旁路而导致的系统更大的故障。
在上述实施例中，所述控制模块为功率模块主控板，所述功率模块主控板分别与所述生命信号检测回路和所述机械旁路相连，用于根据所述预警信号通过机械旁路控制所述功率模块旁路。
再请参考图3所示，所述柔直换流阀功率旁路控制装置还包含硬件过压检测回路；所述硬件过压检测回路分别与功率模块的输出端和所述机械旁路相连，用于监测所述功率模块的直流电压状态，当所述电压高于超出阈值时，触发机械旁路开启运行。其中，所述硬件过压检测回路由TVS和二极管串联组成，所述硬件过压检测回路连接在功率模块的输出端，当功率模块的直流电容电压超出预定阈值时，所述TVS电路电流增大使得所述机械旁路中的主回路功率器件建立预定触发电压，触发机械旁路开启运行。以此，避免了功率模块过压控制系统损坏后无法触发的问题。
在本发明一实施例中，所述机械旁路的主控回路为可控功率器件，例如线圈结构，用于在一次放电后将所述线圈结构内电能释放，使得所述线圈结构能够二次输入电能，从而给了控制回路重新发出旁路的机会；该控制回路能够使得机械旁路最大可能的实现故障功率模块旁路，提高系统运行的可靠性。
通过本发明所提供的柔直换流阀功率旁路控制装置可以在功率模块故障时尽最大可能的实现功率模块机械旁路的可靠旁路；自带的自取能回路可以保障主回路电源在故障后，机械开关的供电回路仍能正常工作，实现机械旁路可靠旁路；自带的硬件过压检测的电子回路可以在第一重报出触发旁路失效后，进行第二次触发，实现机械旁路的可靠合闸；自带检测控制回路生命信号的电子回路可以和主控制板卡进行信息交互，将旁路开关的健康状况告知主控系统，极大可能的预知将要发生的事件提前采取保护动作；最大可能的实现故障功率模块旁路，提高系统运行的可靠性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述柔直换流阀功率旁路控制装置与机械旁路相连，所述机械旁路设置于功率模块的输出端口；
所述柔直换流阀功率旁路控制装置用于通过外部电源输出端获得电能，并实时检测所述机械旁路的控制回路运行状态，当所述控制回路停止运行时，通过于外部电源获得的电能重启所述机械旁路控制所述功率模块旁路。
2.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述柔直换流阀功率旁路控制装置包含电源模块、监测模块和控制模块；
所述电源模块用于与外部电源输出端，获得外部电能为所述柔直换流阀功率旁路控制装置提供电能输出；
所述监测模块与所述电源模块相连，用于按预定周期检测所述机械旁路的运行状态，根据所述机械旁路的运行状态输出预警信号；
所述控制模块与所述监测模块相连，用于根据所述预警信号通过所述机械旁路控制所述功率模块旁路。
3.根据权利要求2所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述电源模块为高电位取能回路，所述高电位取能回路包含DCDC隔离降压单元、控制调节端口及二次输出端；
所述DCDC隔离降压单元与所述电源输出端相连，用于将从外部电源获取的高压电转化为低电压；
所述控制调节端口与外部电源的原边以及副边各自相连，用于控制电源副边的输出类型；
所述二次输出端分别与所述机械旁路和所述监测模块相连，用于为所述机械旁路和所述监测模块双重供电。
4.根据权利要求3所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述监测模块为生命信号检测回路，所述生命信号检测回路分别与所述高电位取能回路和所述机械旁路相连；用于以脉冲间隔形式向所述机械旁路输出信号，当预定周期内未收到所述机械旁路反馈信号时，向所述功率模块主控板输出预警信号。
5.根据权利要求4所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述控制模块为功率模块主控板，所述功率模块主控板分别与所述生命信号检测回路和所述机械旁路相连，用于根据所述预警信号通过机械旁路控制所述功率模块旁路。
6.根据权利要求2所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述柔直换流阀功率旁路控制装置还包含硬件过压检测回路；
所述硬件过压检测回路分别与功率模块的输出端和所述机械旁路相连，用于监测所述功率模块的直流电压状态，当所述电压高于超出阈值时，触发机械旁路开启运行。
7.根据权利要求6所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述硬件过压检测回路由TVS和二极管串联组成，所述硬件过压检测回路连接在功率模块的输出端，当功率模块的直流电容电压超出预定阈值时，所述TVS电路电流增大使得所述机械旁路中的主回路功率器件建立预定触发电压，触发机械旁路开启运行。
8.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述机械旁路的主控回路为可控功率器件。
9.根据权利要求8所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述可控功率器件为线圈结构，用于在一次放电后将所述线圈结构内电能释放，使得所述线圈结构能够二次输入电能。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的柔直换流阀功率旁路控制装置，其特征在于，所述外部电源输出端包含电容器两端或功率模块输出端口。
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