CN112332685B - 一种ac/dc换流器及直流故障清除方法 - Google Patents

一种ac/dc换流器及直流故障清除方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种AC/DC换流器及直流故障清除方法。该装置包括：交流断路器组、三相整流桥电路、第一开关管、第二开关管、电感、电容以及隔离开关；第一开关管和第二开关管构成ARM PLUS电路；交流断路器组与三相整流桥电路的输入端连接；第一开关管的一端和第二开关管的一端均与三相整流桥电路的输出端连接；第一开关管的另一端与电感的一端连接，电感的另一端与电容的一端及隔离开关的一端连接；第二开关管的另一端与电容的另一端连接。采用本发明的装置及方法，能够实现对直流故障的清除。

Description

一种AC/DC换流器及直流故障清除方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种AC/DC换流器及直流故障清除方法。
背景技术
随着可再生能源并网需求的增加和交流配电资源紧张问题的日益严峻，直流配电技术以其有利于清洁能源的接入、减少变换环节、可控性强、电能质量问题少、线路损耗低等优点，成为了国内外研究的焦点。直流配电技术优势的发挥依赖于直流的网络化，而这也带来了直流短路故障可能造成网络化直流系统的崩溃且恢复周期长的问题。直流短路故障情况下，控制系统可快速响应以闭锁换流站，但交流电网仍会通过传统AC/DC换流器的反并联二极管为短路点提供短路电流，只能通过跳开交流侧断路器清除短路故障，无论是在动作时间还是保证系统供电可靠性方面都无法满足要求，且换流站的闭锁及交流侧断路器的跳开加大了故障处理与恢复运行的周期。
直流断路器可在短时间内清除直流故障，不失为一种有效的解决方案，但国内外大容量直流断路器的研发尚处于起步阶段，目前可商业应用的直流断路器容量有限、价格昂贵且可靠性差，故障发生后的协调控制也较为困难。
剖析导致直流短路故障危害严重的原因，其关键点为用于直流电网的AC/DC换流器为电压源型换流器(VSC)，直流侧短路相当于对电压源的短路。而换流器本身没有任何控制手段，导致了短路故障对直流系统造成巨大的冲击。因此，对传统VSC的进行拓扑改进和控制，使其具备直流故障清除能力是一种值得关注的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种AC/DC换流器及直流故障清除方法，能够实现对直流故障的清除。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种两电平AC/DC换流器，包括：
交流断路器组、三相整流桥电路、第一开关管、第二开关管、电感、电容以及隔离开关；所述第一开关管和所述第二开关管构成ARM PLUS电路；
所述交流断路器组与所述三相整流桥电路的输入端连接；
所述第一开关管的一端和所述第二开关管的一端均与所述三相整流桥电路的输出端连接；
所述第一开关管的另一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端及所述隔离开关的一端连接；
所述第二开关管的另一端与所述电容的另一端连接。
可选的，所述交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
可选的，所述第一开关管和所述第二开关管的参数与所述三相整流桥中的开关管的参数一致。
可选的，所述第一开关管包括第一IGBT和第一二极管，所述第一IGBT的集电极与所述第一二极管的阴极连接，所述第一IGBT的发射集与所述第一二极管的阳极连接；
所述第二开关管包括第二IGBT和第二二极管，所述第二IGBT的集电极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二IGBT的发射集与所述第二二极管的阳极连接。
本发明还提供一种直流故障清除方法，应用于如上所述的两电平AC/DC换流器，所述方法包括：
检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；
基于所述第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果；
若第一判断结果表示发生短路故障时，封锁第一IGBT的触发脉冲；
判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态；
等待固定时间间隔，直到短路电弧完全熄灭；
继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压；
基于所述第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果；
若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT的触发脉冲，并判定短路故障为永久性故障；
待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关。
可选的，通过电流或电压互感器持续检测直流线路测直流电流或电压。
本发明还提供一种三电平AC/DC换流器，包括：
交流断路器组、三电平NPC桥臂、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一隔离开关以及第二隔离开关；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管构成ARM PLUS电路；
所述交流断路器组与所述三电平NPC桥臂的输入端连接；
所述第一开关管的一端和所述第四开关管的一端均与所述三电平NPC桥臂的输出端连接；
所述第一开关管的另一端和所述第二开关管的一端均与所述第一电感的一端连接，所述电感的另一端和所述第一电容的一端均与所述第一隔离开关连接；
所述第二开关管的另一端、所述第三开关管的一端以及所述第二电容的一端均与所述第一电容的另一端连接；
所述第三开关管的另一端和所述第四开关管的一端均与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端和所述第二电容的另一端均与所述第二隔离开关连接。
可选的，所述交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
可选的，所述第一开关管包括第一IGBT和第一二极管，所述第一IGBT的集电极与所述第一二极管的阴极连接，所述第一IGBT的发射集与所述第一二极管的阳极连接；
所述第二开关管包括第二IGBT和第二二极管，所述第二IGBT的集电极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二IGBT的发射集与所述第二二极管的阳极连接；
所述第三开关管包括第三IGBT和第三二极管，所述第三IGBT的集电极与所述第三二极管的阴极连接，所述第三IGBT的发射集与所述第三二极管的阳极连接；
所述第四开关管包括第四IGBT和第四二极管，所述第四IGBT的集电极与所述第四二极管的阴极连接，所述第四IGBT的发射集与所述第四二极管的阳极连接。
本发明还提供一种直流故障清除方法，应用于如上所述的三电平AC/DC换流器，所述方法包括：
检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；
基于所述第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果；
若第一判断结果表示发生短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲；
判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态；
等待固定时间间隔，直到短路电弧完全熄灭；
继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压；
基于所述第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果；
若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲，并判定短路故障为永久性故障；
待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种两电平AC/DC换流器及直流故障清除方法，ARM PLUS方式两电平AC/DC换流器在传统两电平AC/DC换流器的基础上，在原有直流侧电容后增加了一个器件参数和结构与原换流器三相桥臂一致的桥臂(ARM PLUS)，并在ARM PLUS直流电网侧出口串联电感和电容，相当于在原有两电平AC/DC换流器的直流侧，增加了一个Buck-Boost DC/DC电路，加上适当的控制，可实现对短路电流的控制，并提高了故障处理与运行恢复速度。
本发明还提出了一种三电平AC/DC换流器及直流故障清除方法，ARM PLUS方式三电平NPC在传统三电平NPC的基础上，在原有直流侧电容后增加了一个器件参数和结构与原换流器三相桥臂一致的桥臂(ARM PLUS)，并在ARM PLUS直流电网侧出口串联电感和电容，相当于在原有三电平NPC的直流侧，增加了一个Buck-Boost DC/DC电路，加上适当的控制，可实现对短路电流的控制，并提高了故障处理与运行恢复速度。此外，本发明的三电平AC/DC换流器具有耐压高、易于控制、谐波畸变率低等优点，在中高压场合中具有较好的经济性和高效性，因此广泛应用于中高压与中大功率直流配电领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一中具备直流故障清除能力两电平AC/DC换流器拓扑图；
图2为本发明实施例一中ARM PLUS故障动作流程图；
图3为本发明实施例一中直流短路后电容放电回路示意图；
图4为本发明实施例一中直流短路后电感放电回路示意图；
图5为本发明实施例二中具备直流故障清除能力三电平AC/DC换流器拓扑图；
图6为本发明实施例二中ARM PLUS故障动作流程图；
图7为本发明实施例二中直流短路后电容放电回路示意图；
图8为本发明实施例二中直流短路后电感放电回路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种AC/DC换流器及直流故障清除方法，能够实现对直流故障的清除。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，一种两电平AC/DC换流器，包括：
交流断路器组、三相整流桥电路(两电平三相桥臂)、第一开关管、第二开关管、电感L、电容C以及隔离开关；第一开关管和第二开关管构成ARM PLUS电路；
交流断路器组与三相整流桥电路的输入端连接；
第一开关管的一端和第二开关管的一端均与三相整流桥电路的输出端连接；第一开关管和第二开关管构成ARM PLUS桥臂。
第一开关管的另一端与电感的一端连接，电感的另一端与电容的一端及隔离开关的一端连接；
第二开关的另一端与电容的另一端连接。
具体的，交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
第一开关管和第二开关管的参数与三相整流桥中的开关管的参数一致。
第一开关管包括第一IGBT T1和第一二极管D1，第一IGBT的集电极与第一二极管的阴极连接，第一IGBT的发射集与第一二极管的阳极连接；
第二开关管包括第二IGBT T2和第二二极管D2，第二IGBT的集电极与第二二极管的阴极连接，第二IGBT的发射集与第二二极管的阳极连接。
与传统两电平AC/DC换流器相比，ARM PLUS方式两电平AC/DC换流器在原有直流侧电容后增加了一个器件参数和结构与原换流器三相桥臂一致的桥臂(即ARM PLUS)，并在ARM PLUS直流电网侧出口串联电感和电容，相当于在原有两电平AC/DC换流器的直流侧，增加了一个Buck-Boost DC/DC电路。其中，正常工况下，能量由交流侧流向直流侧，此时T1和D2构成降压斩波电路(Buck电路)，T2和D1处于断态。若保持T1一直导通，则ARM PLUS增益近似为1，即正常工况下的ARM PLUS方式两电平AC/DC换流器与传统两电平AC/DC换流器的工作原理相同；当直流线路侧发生短路故障时，T1的触发脉冲被封锁，交流侧的能量将无法通过ARM PLUS流向直流侧。若直流侧残压较高，也可控制ARM PLUS工作在反向Boost状态，此时T2和D1构成升压斩波电路(Boost电路)，T1和D2处于断态，如此可将直流侧能量反馈到交流侧，加速故障处理速度。直流输出侧的隔离开关，可用于配合ARM PLUS，清除永久性故障。
图2为本发明实施例ARM PLUS故障动作流程图，具体包含如下步骤：
检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；具体的，是通过电压或电流互感器持续监测直流侧线路的直流电流或电压。
基于第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果。
若第一判断结果表示发生短路故障时直流电流将急速上升超过阈值，直流电压将急速下降低于阈值，封锁第一IGBT的触发脉冲，阻断能量向直流系统的传递。
判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态；即当直流侧残压较高时，控制RAM PLUS工作在反向Boost状态，将能量反馈到交流侧。
当短路故障排除后，短路电流将下降到0，此时，等待数ms，直到短路电弧完全熄灭，恢复RAM PLUS至正常工作状态。
继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压。
基于第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果。
若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT的触发脉冲，阻断交流侧向短路点提供短路电流，并判定短路故障为永久性故障。
若第二判断结果表示直流侧不存在短路故障，则直流系统恢复至正常运行状态。
待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关，清除永久性故障。
图3为直流短路后电容放电回路示意图。由于直流故障发生后，T1的触发脉冲会被快速封锁，所以交流侧的能量将无法通过ARM PLUS流向直流侧。若此时T2也一直处于断态，那么电容电流通过电容、电缆、电弧电阻流通，如图3箭头实线所示。电容放电电流不经过功率器件，不会对换流器造成损毁；当电感电流降为0后，使ARM PLUS工作在反向Boost状态，则电容电流不仅会通过电容、电缆、电弧电阻流通，也会通过ARM PLUS流向三相桥臂侧，如图3中箭头虚线所示。由于在反向Boost状态下的电流处于可控状态，所以也不会对换流器造成损害。
图4为直流短路后电感放电回路示意图。同理，由于直流故障发生后，T1的触发脉冲会被快速封锁，所以交流侧的能量将无法通过ARM PLUS流向直流侧。若此时T2也一直处于断态，那么电感电流通过电感、电缆、电弧电阻及续流二极管流通D2流通，如图4中箭头实线所示。由于电感电流不能突变，不会超过功率器件的电流允许值。当电感电流降为0后，使ARM PLUS工作在反向Boost状态，则直流侧能量将会通过反向的电感电流反馈至三相桥臂侧，电流通路如图4中箭头虚线所示。由于在反向Boost状态下的电流处于可控状态，所以也不会对换流器造成损害。
本发明提出的一种具备直流故障清除能力的ARM PLUS方式两电平AC/DC换流器，在传统两电平换流器拓扑的基础上，通过增加一个桥臂(ARM PLUS)并辅以适当的控制，即可实现对直流故障的清除。直流侧正常工作状态下，ARM PLUS的全控器件T1触发导通，T2闭锁。当直流短路故障发生时，封锁T1的触发脉冲，从而阻断能量向直流系统的传递。若直流侧残压较高，也可控制ARM PLUS工作在反向Boost状态，将能量反馈到交流侧。此外，在直流输出侧增加隔离开关，以配合ARM PLUS，可清除永久性故障。当短路故障排除后，检测到短路电流达到零值时，等待数ms，待短路电弧完全熄灭，恢复ARM PLUS至正常工作状态。由于故障过程中不必紧急封锁三相桥臂的脉冲，交流侧断路器也不必跳开，所以系统可快速恢复运行。本发明所提出的新型ARM PLUS拓扑，原理清晰，实现方法简单，可显著提高直流故障处理与运行恢复速度。
实施例二
如图5所示，一种三电平AC/DC换流器，包括：
交流断路器组、三电平NPC桥臂、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电感L1A、第二电感L1B、第一电容C1A、第二电容C1B、第一隔离开关1以及第二隔离开关2；第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管构成ARM PLUS电路；
交流断路器组与三电平NPC桥臂的输入端连接；
第一开关管的一端和第四开关管的一端均与三电平NPC桥臂的输出端连接；
第一开关管的另一端和第二开关管的一端均与第一电感的一端连接，电感的另一端和第一电容的一端均与第一隔离开关连接；
第二开关管的另一端、第三开关管的一端以及第二电容的一端均与第一电容的另一端连接；
第三开关管的另一端和第四开关管的一端均与第二电感的一端连接，第二电感的另一端和第二电容的另一端均与第二隔离开关连接。
具体的，交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的参数与三电平NPC桥臂中的开关管的参数一致。
第一开关管包括第一IGBT和第一二极管，第一IGBT的集电极与第一二极管的阴极连接，第一IGBT的发射集与第一二极管的阳极连接；
第二开关管包括第二IGBT和第二二极管，第二IGBT的集电极与第二二极管的阴极连接，第二IGBT的发射集与第二二极管的阳极连接；
第三开关管包括第三IGBT和第三二极管，第三IGBT的集电极与第三二极管的阴极连接，第三IGBT的发射集与第三二极管的阳极连接；
第四开关管包括第四IGBT和第四二极管，第四IGBT的集电极与第四二极管的阴极连接，第四IGBT的发射集与第四二极管的阳极连接。
与传统三电平NPC相比，ARM PLUS方式三电平NPC在原有直流侧电容后增加了一个器件参数和结构与原换流器三相桥臂一致的桥臂(即ARM PLUS)，并在ARM PLUS直流电网侧出口串联电感和电容，相当于在原有三电平NPC的直流侧，增加了一个Buck-Boost DC/DC电路。其中，正常工况下，能量由交流侧流向直流侧，此时T1、T4与D2、D3构成降压斩波电路(Buck电路)，T2、T3处于断态。若保持T1和T4一直导通，则ARM PLUS增益近似为1，即正常工况下的ARM PLUS方式三电平NPC与传统三电平NPC的工作原理相同。当直流线路侧发生短路故障时，检测到直流侧线路电流迅速增加和电压急剧下降，封锁T1、T4的触发脉冲，交流侧的能量将无法通过ARM PLUS流向直流侧。若直流侧残压较高，也可控制ARM PLUS工作在反向Boost状态，此时T2、T3和D1、D4共同构成升压斩波电路(Boost电路)，T1、T4处于断态，如此可将直流侧能量反馈到交流侧，加快直流侧电能的释放。直流输出侧的隔离开关，可用于配合ARM PLUS，清除永久性故障。
图6为本发明实施例二的ARM PLUS故障动作流程图，具体包含如下步骤：
检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；具体的，是通过电压或电流互感器持续监测直流侧线路的直流电流或电压。
基于第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果。
若第一判断结果表示发生短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲。
判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态。
等待固定时间间隔，直到短路电弧完全熄灭。
继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压。
基于第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果。
若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲，并判定短路故障为永久性故障。
待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关。
本发明通过电流或电压互感器持续检测线路侧直流电流与电压，直流侧发生短路时，直流电流将急速上升超过阈值，直流电压将急速下降低于阈值，此时封锁ARM PLUS上桥臂全控器件T1、T4的触发脉冲，阻断交流侧继续向短路点提供短路电流。若直流侧残压较高，也可控制ARM PLUS工作在反向Boost状态，将能量反馈到交流侧。当短路电流下降至0时，此时等待数ms，待短路电弧完全熄灭，恢复ARM PLUS至正常工作状态。同时继续通过电流或电压传感器持续检测线路侧直流电流与电压，若直流侧不存在短路故障，则直流系统恢复至正常运行状态；若直流侧依然存在短路故障，则立即封锁ARM PLUS上桥臂全控器件T1、T4的触发脉冲，阻断交流侧向短路点提供短路电流，判定为永久性故障。待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关，清除永久性故障。
图7为直流短路后电容放电回路示意图。由于直流故障发生后，T1、T4的触发脉冲会被快速封锁，所以交流侧无法通过ARM PLUS流向直流侧提供短路电流。此时T1、T2、T4、T3一直处于断态，电容电流通过电容、电缆、电弧电阻流通，如图7箭头实线所示。电容放电电流不经过功率器件，不会对换流器造成损毁；若ARM PLUS工作在反向Boost状态，则当T2、T3处于导通状态时，电流流经电容C1A、C1B与电感L1A、L1B以及功率器件T2、T3；当T2、T3处于关断状态时，电流流经电容C1A、C1B和电感L1A、L1B与二极管D1、D4，为电容C0A、C0B充电，实现直流侧电能反向传输到交流侧。则电容电流不仅会通过电容、电缆、电弧电阻流通，也会通过ARMPLUS流向三相桥臂侧，如图7中箭头虚线所示。由于在反向Boost状态下的电流处于可控状态，且回路中存在电感L1A、L1B可限制电流的突变速度，所以不会对换流器造成损害。
图8为直流短路后电感放电回路示意图。同理，由于直流故障发生后，T1、T4的触发脉冲会被快速封锁，所以交流侧的能量将无法通过ARM PLUS流向直流侧。若此时T2、T3也一直处于断态，那么电感电流通过电感、电缆、电弧电阻及续流二极管流通D2、D3流通，如图8中箭头实线所示。由于电感电流不能突变，不会超过功率器件的电流允许值，所以不会对换流器造成损害。
三相桥主回路与短路点隔离，其不会对短路点提供短路电流，因此不必紧急封锁脉冲，也不必跳开交流断路器，只需调整控制策略，提高了故障处理与运行恢复速度。
正常工况时，保持T1、T4一直导通，T2、T3一直闭锁，此时ARM PLUS可近似认为是增益为1的Buck电路，即正常工况下ARM PLUS方式三电平NPC与传统三电平NPC工作状态相同。
当直流短路故障发生时，由于直流侧ARM PLUS后串联L1A、L1B，限制了直流侧短路电流的突变速度，使之在短时间内不会对功率器件造成热击穿。通过检测线路侧直流电流或线路侧直流电压判断故障的发生，进而封锁ARM PLUS上T1、T4的触发脉冲，以阻断交流侧电能继续向直流系统传递。ARM PLUS上T1、T4闭锁后，电容电流通过电容、电缆、电弧电阻流通，电流不经过功率器件，不会对换流器造成损毁；电感电流通过电感、电缆、电弧电阻及续流二极管D2、D3流通，由于电感电流不能突变，不会超过功率器件的电流允许值。若直流侧残压较高(为正常运行电压的25％-90％，其中25％考虑Boost电路的最大升压比限制，90％考虑正常运行的最低电压要求)，控制ARM PLUS工作在反向Boost状态，将直流侧能量反馈到交流侧。直流输出侧的隔离开关，可用于配合ARM PLUS，清除永久性故障。由于封锁T1、T4的触发脉冲后，三相桥主回路与直流故障侧的能量通路被隔断，交流电源不会对短路点提供短路电流，所以故障过程中不必紧急封锁三相桥臂的脉冲，交流侧断路器也不必跳开，只需调整三相桥臂的控制策略，可显著提高直流故障处理与运行恢复速度。
当短路故障清除后，检测到短路电流达到零值时，等待数ms，待短路电弧完全熄灭，控制ARM PLUS恢复至正常工作状态，整个直流系统即可快速恢复正常运行。
本发明通过增加一个桥臂，加上适当的控制，就可实现对短路电流的有效控制，并提高了故障处理与运行恢复速度。并且三电平AC/DC换流器具有耐压高、易于控制、谐波畸变率低等优点，在中高压场合中具有较好的经济性和高效性，因此广泛应用于中高压与中大功率直流配电领域。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种两电平AC/DC换流器，其特征在于，所述换流器包括：
交流断路器组、三相整流桥电路、第一开关管、第二开关管、电感、电容以及隔离开关；所述第一开关管和所述第二开关管构成ARM PLUS电路；
所述交流断路器组与所述三相整流桥电路的输入端连接；
所述第一开关管的一端和所述第二开关管的一端均与所述三相整流桥电路的输出端连接；
所述第一开关管的另一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端及所述隔离开关的一端连接；
所述第二开关管的另一端与所述电容的另一端连接；
所述换流器用于检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；基于所述第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果；若第一判断结果表示发生短路故障时，封锁第一IGBT的触发脉冲；判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态；等待固定时间间隔，直到短路电弧完全熄灭；继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压；基于所述第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果；若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT的触发脉冲，并判定短路故障为永久性故障；待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关。
2.根据权利要求1所述的两电平AC/DC换流器，其特征在于，所述交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
3.根据权利要求1所述的两电平AC/DC换流器，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管的参数与所述三相整流桥中的开关管的参数一致。
4.根据权利要求1所述的两电平AC/DC换流器，其特征在于，所述第一开关管包括第一IGBT和第一二极管，所述第一IGBT的集电极与所述第一二极管的阴极连接，所述第一IGBT的发射集与所述第一二极管的阳极连接；
所述第二开关管包括第二IGBT和第二二极管，所述第二IGBT的集电极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二IGBT的发射集与所述第二二极管的阳极连接。
5.根据权利要求1所述的两电平AC/DC换流器，其特征在于，通过电流或电压互感器持续检测直流线路测直流电流或电压。
6.一种三电平AC/DC换流器，其特征在于，包括：
交流断路器组、三电平NPC桥臂、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一隔离开关以及第二隔离开关；所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管构成ARM PLUS电路；
所述交流断路器组与所述三电平NPC桥臂的输入端连接；
所述第一开关管的一端和所述第四开关管的一端均与所述三电平NPC桥臂的输出端连接；
所述第一开关管的另一端和所述第二开关管的一端均与所述第一电感的一端连接，所述电感的另一端和所述第一电容的一端均与所述第一隔离开关连接；
所述第二开关管的另一端、所述第三开关管的一端以及所述第二电容的一端均与所述第一电容的另一端连接；
所述第三开关管的另一端和所述第四开关管的一端均与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端和所述第二电容的另一端均与所述第二隔离开关连接。
7.根据权利要求6所述的三电平AC/DC换流器，其特征在于，所述交流断路器组具体包括：第一交流断路器、第二交流断路器以及第三交流断路器。
8.根据权利要求7所述的三电平AC/DC换流器，其特征在于，所述第一开关管包括第一IGBT和第一二极管，所述第一IGBT的集电极与所述第一二极管的阴极连接，所述第一IGBT的发射集与所述第一二极管的阳极连接；
所述第二开关管包括第二IGBT和第二二极管，所述第二IGBT的集电极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二IGBT的发射集与所述第二二极管的阳极连接；
所述第三开关管包括第三IGBT和第三二极管，所述第三IGBT的集电极与所述第三二极管的阴极连接，所述第三IGBT的发射集与所述第三二极管的阳极连接；
所述第四开关管包括第四IGBT和第四二极管，所述第四IGBT的集电极与所述第四二极管的阴极连接，所述第四IGBT的发射集与所述第四二极管的阳极连接。
9.一种直流故障清除方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求6-8任意一项所述的三电平AC/DC换流器，所述方法包括：
检测直流线路测直流电流或电压，得到第一直流电流或电压；
基于所述第一直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第一判断结果；
若第一判断结果表示发生短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲；
判断直流残压是否超出设定阈值，若超出设定阈值，则控制RAM PLUS工作在反向Boost状态；
等待固定时间间隔，直到短路电弧完全熄灭；
继续检测直流侧电流或电压，得到第二直流电流或电压；
基于所述第二直流电流或电压判断直流侧是否发生短路，得到第二判断结果；
若第二判断结果表示仍然存在短路故障时，封锁第一IGBT和第四IGBT的触发脉冲，并判定短路故障为永久性故障；
待短路电流降为0时，断开直流侧隔离开关。
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