CN112398322B - 可直串式模块、换流链、换流器及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供可直串式模块、换流链、换流器及控制方法、设备及介质。所述可直串式模块包括开关单元、电压钳位单元，所述开关单元包括第一功率半导体器件；所述电压钳位单元包括第二功率半导体器件、阻容单元，所述阻容单元与所述第二功率半导体器件串联连接。

Description

可直串式模块、换流链、换流器及控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及可直串式模块、换流链、换流器及控制方法。
背景技术
随着现代电力电子技术的发展，由于单管功率半导体器件的耐压等级相对有限，其应用和发展受到了极大的限制。功率半导体器件直接串联使用可容易满足模块的电压等级要求，与其他方案相比是性价比最高的方式。
但现有技术中，功率半导体器件直接串联方案尚不成熟。功率半导体器件高频运行过程中会出现静态、动态分压不均衡的现象，造成这种现象的原因包括以下几个方面。第一，器件个体的性能存在差异；第二，外围电路参数的不一致，例如吸收电容、栅极驱动电阻、IGBT的寄生电感等；第三，控制驱动信号时序不完全一致。一旦出现了静态、动态不均压会造成个别器件承受过高电压而损坏，由于该技术瓶颈，功率半导体器件直接串联一直在电力电子领域未得到广泛应用。
发明内容
本申请实施例提供了可直串式模块、换流链、换流器及控制方法，能够缓解功率半导体器件直串的控制同步难题。
本申请实施例提供一种可直串式模块，包括开关单元、电压钳位单元，所述开关单元包括第一功率半导体器件；所述电压钳位单元与所述开关单元并联连接，所述电压钳位单元包括第二功率半导体器件、阻容单元，所述阻容单元与所述第二功率半导体器件串联连接；所述阻容单元包括串联连接的直流电容和平衡电阻。
根据一些实施例，所述电压钳位单元还包括第四功率半导体器件，所述第二功率半导体器件与所述平衡电阻串联后，与所述第四功率半导体器件并联连接。
根据一些实施例，所述第四功率半导体器件包括二极管。
根据一些实施例，所述电压钳位单元还包括第一二极管，所述第一二极管与所述第二功率半导体器件并联连接。
根据一些实施例，所述第二功率半导体器件包括一个功率半导体器件，或者至少两个串联连接的功率半导体器件。
根据一些实施例，所述开关单元还包括旁路开关，所述旁路开关与所述第一功率半导体器件并联连接。
根据一些实施例，所述开关单元还包括第三功率半导体器件，所述第三功率半导体器件与所述第一功率半导体器件并联连接，所述第三功率半导体器件具有稳压管特性。
根据一些实施例，所述开关单元还包括限流元件，所述限流元件与所述第一功率半导体器件串联连接。
根据一些实施例，所述限流元件包括电阻或/和电感。
根据一些实施例，所述阻容单元还包括第二二极管，所述第二二极管与所述平衡电阻并联连接。
根据一些实施例，所述开关单元还包括第三二极管，所述第三二极管与所述第一功率半导体器件反向并联连接。
根据一些实施例，所述第一功率半导体器件和所述第二功率半导体器件为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
本申请实施例还提供一种换流链，包括串联连接的至少两个如上所述的可直串式模块。
根据一些实施例，所述换流链还包括耗能单元，所述耗能单元与所述至少两个所述可直串式模块串联连接，所述耗能单元包括电阻或/和电感。
本申请实施例还提供一种三相换流器，所述三相换流器具有直流正极和直流负极，其中，所述三相换流器的每一相包括上桥臂、下桥臂、交流端，所述上桥臂具有第一端和第二端，所述第一端与所述直流正极电连接；所述下桥臂具有第三端和第四端，所述第四端与所述直流负极电连接；所述交流端与所述第二端和所述第三端电连接；其中，每个所述上桥臂和下桥臂均包括如上所述的换流链。
根据一些实施例，所述三相换流器的其中每一相还包括二极管阀段，所述二极管阀段包括至少两个二极管；其中，所述二极管阀段的一端连接相应相的上桥臂的中点，所述二极管阀段的另一端连接相应相的下桥臂的中点，且每一相的二极管阀段的中点相连接，作为直流中性点。
本申请实施例还提供一种如上述所述换流链的控制方法，所述换流链并联连接在直流线路两端，启动后检测到所述直流线路发生过压时，所述方法包括：响应于与所述换流链并联连接的直流线路电压超过第一动作电压阈值，同时导通可直串式模块的第一功率半导体器件；检测到所述直流线路电压恢复到正常电压值，关断所述第一功率半导体器件；其中，在所述检测到所述直流线路电压恢复到正常电压值之前，循环执行以下步骤：响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且所述第一功率半导体器件导通，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件导通；响应于所述可直串式模块的直流电容的电压恢复到电压返回值，关断所述第二功率半导体器件。
本申请实施例还提供一种如上述所述三相换流器的控制方法，当所述三相换流器启动时，所述方法包括：关断可直串式模块中的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；输入交流电到所述三相换流器的交流端；向每个所述直流电容充电，直到所述直流电容的电压超过启动电压阈值使所述换流器启动。
本申请实施例还提供一种如上述所述三相换流器的控制方法，当所述三相换流器启动后进入正常运行状态时，所述方法包括：通过控制命令，控制可直串式模块的第一功率半导体器件导通或关断；响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且所述第一功率半导体器件导通，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件导通；响应于所述可直串式模块的直流电容的电压恢复到电压返回值，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件关断。
根据一些实施例，所述方法还包括：响应于所述三相换流器的可直串式模块发生故障，关断故障的所述可直串式模块的第一功率半导体器件；闭合与所述第一功率半导体器件并联连接的旁路开关。
根据本申请实施例提供的技术方案，可直串式模块中的开关单元和电压钳位单元配合工作，在实现第一功率半导体器件导通关断控制的同时，电压钳位单元的第二功率半导体器件的导通和关断，主动释放由于过压造成的直流电容上积累的能量，确保各个模块电压均衡，避免了模块过电压。这样，当第一功率半导体器件关断不同步时也不会承受过高的电压，能够避免功率半导体器件直串的控制同步难题，结构简单，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之一；
图1B是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之二；
图1C是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之三；
图1D是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之四；
图1E是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之五；
图1F是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之六；
图1G是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之七；
图1H是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之八；
图1I是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之九；
图1J是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之十；
图1K是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之十一；
图1L是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之十二；
图2A是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图之一；
图2B是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图之二；
图3A是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图之三；
图3B是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图之四；
图4A是本申请一实施例提供的一种换流链控制方法流程示意图；
图4B是图4A提供的一种换流链控制方法子流程示意图；
图5A是本申请实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之一；
图5B是本申请实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之二；
图6A是本申请另一实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之一；
图6B是本申请另一实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之二；
图7是本申请实施例提供的一种三相换流器构成示意图之一；
图8是本申请实施例提供的一种三相换流器构成示意图之二；
图9是本申请一实施例提供的一种三相换流器控制方法流程示意图；
图10是本申请另一实施例提供的一种三相换流器控制方法流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本申请技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本申请的限制。其只是包含了本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本申请的各种变化获得的其他实施例，都属于本申请保护的范围。应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
图1A是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之一。如图1A所示，根据示例实施例的可直串式模块10包括开关单元11、电压钳位单元12。
参见图1A，开关单元11包括第一功率半导体器件P1。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块10的负端。
参见图1A，电压钳位单元12包括第二功率半导体器件P2和阻容单元121。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块10的正端。阻容单元121连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元121包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
根据本实施例提供的技术方案，可直串式模块中的开关单元和电压钳位单元配合工作，在实现第一功率半导体器件导通关断控制的同时，电压钳位单元的第二功率半导体器件的导通和关断，主动释放由于过压造成的直流电容上积累的能量，确保各个模块电压均衡，避免了模块过电压。这样，当第一功率半导体器件关断不同步时也不会承受过高的电压，可以缓解功率半导体器件直串的控制同步难题，结构简单，可靠性高。
图1B是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之二。如图1B所示，根据示例实施例的可直串式模块模块20包括开关单元11、电压钳位单元22。
参见图1B，开关单元11包括第一功率半导体器件P1。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块20的负端。
参见图1B，电压钳位单元22包括第二功率半导体器件P2、阻容单元和第四功率半导体器件D4。第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块20的正端。阻容单元连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第二功率半导体器件P2与平衡电阻R2串联后，与第四功率半导体器件D4并联连接。可选地，第四功率半导体器件D4可以为二极管，但并不以此为限。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可为单向功率半导体器件，第四功率半导体器件D4与串联连接的第二功率半导体器件P2与平衡电阻R2反向并联，在第二功率半导体器件P2关断的时候，能够通过第四功率半导体器件D4向直流电容充电。
可选地，第二功率半导体器件P2可以包括串联连接的多个功率半导体器件，如图1L所示，图1L是本申请实施例提供的一种可直串式模块120构成示意图之十二。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，通过第四功率半导体器件D4给直流电容预充电，避免了充电电流过大损坏器件，节省了外加的预充电电路。
图1C是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之三。如图1C所示，根据示例实施例的可直串式模块模块30包括开关单元11、电压钳位单元32。
参见图1C，开关单元11包括第一功率半导体器件P1。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块30的负端。
参见图1C，电压钳位单元32包括第二功率半导体器件P2、第一二极管D1和阻容单元121。根据一些实施例，第一二极管D1与第二功率半导体器件并联连接，从而在第二功率半导体器件P2关断的时候，能够通过第一二极管D1向阻容单元121充电。第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块30的正端。第一二极管D1与第二功率半导体器件并联连接。阻容单元121连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元121包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可为单向功率半导体器件，第一二极管D1与第二功率半导体器件P2反向并联，在第二功率半导体器件P2关断的时候，能够通过第一二极管D1和平衡电阻R2向直流电容充电。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，通过第一二极管和平衡电阻给直流电容预充电，避免了充电电流过大损坏器件，节省了外加的预充电电路。
图1D是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之四。如图1D所示，根据示例实施例的可直串式模块40包括开关单元31、电压钳位单元22。
参见图1D，开关单元31包括第一功率半导体器件P1和旁路开关311。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块40的负端。旁路开关311在可直串式模块40发生故障时闭合，将第一功率半导体器件P1旁路。
参见图1D，电压钳位单元22包括第二功率半导体器件P2、阻容单元和第四功率半导体器件D4。第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块40的正端。阻容单元连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第二功率半导体器件P2与平衡电阻R2串联后，与第四功率半导体器件D4并联连接。可选地，第四功率半导体器件D4可以为二极管，但并不以此为限。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，在模块发生故障时，通过旁路开关将模块模块旁路，进一步提高了模块的可靠性。
图1E是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之五。如图1E所示，根据示例实施例的可直串式模块50包括开关单元31、电压钳位单元12。
参见图1E，开关单元31包括第一功率半导体器件P1和旁路开关311。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块50的负端。旁路开关311在可直串式模块30发生故障时闭合，将第一功率半导体器件P1旁路。
参见图1E，电压钳位单元包括第二功率半导体器件P2和阻容单元121。第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块50的正端。阻容单元121连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元121包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，在模块发生故障时，通过旁路开关将模块模块旁路，进一步提高了模块的可靠性。
图1F是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之六。如图1F所示，根据示例实施例的可直串式模块模块60包括开关单元41、电压钳位单元22。
参见图1F，开关单元41包括第一功率半导体器件P1、第三功率半导体器件P3和旁路开关311。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1、第三功率半导体器件P3可以选择晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种或一种以上。
根据一些实施例，第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块60的负端。旁路开关311在可直串式模块60发生故障时闭合，将第一功率半导体器件P1旁路。第三功率半导体器件P3与第一功率半导体器件P1并联连接，第三功率半导体器件P3具有稳压管特性。当可直串式模块两端的电压超过模块电压阈值时，第三功率半导体器件P3被动击穿。
参见图1F，电压钳位单元22包括第二功率半导体器件P2、阻容单元和第四功率半导体器件D4。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块60的正端。阻容单元连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第二功率半导体器件P2与平衡电阻R2串联后，与第四功率半导体器件D4并联连接。可选地，第四功率半导体器件D4可以为二极管，但并不以此为限。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，当模块发生故障时，通过旁路开关将模块旁路，进一步发生控制失电或旁路开关实效的故障时，直流电容持续过电压将第三功率半导体器件击穿并可以长期通过电流，直到下个检修周期进行更换，进一步提高了模块的可靠性。
图1G是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之七。如图1G所示，根据示例实施例的可直串式模块模块70包括开关单元41、电压钳位单元12。
参见图1G，开关单元41包括第一功率半导体器件P1、第三功率半导体器件P3和旁路开关311。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1、第三功率半导体器件P3可以选择晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种或一种以上。
根据一些实施例，第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块70的负端。旁路开关311在可直串式模块30发生故障时闭合，将第一功率半导体器件P1旁路。第三功率半导体器件P3与第一功率半导体器件P1并联连接，第三功率半导体器件P3具有稳压管特性。当可直串式模块两端的电压超过模块电压阈值时，第三功率半导体器件P3被动击穿。
参见图1G，电压钳位单元12包括第二功率半导体器件P2和阻容单元121。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块70的正端。阻容单元121连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元121包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
本实施例提供的技术方案，在对可直串式模块改进的基础上，当模块发生故障时，通过旁路开关将模块旁路，进一步发生控制失电或旁路开关实效的故障时，直流电容持续过电压将第三功率半导体器件击穿并可以长期通过电流，直到下个检修周期进行更换，进一步提高了模块的可靠性。
图1H是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之八。如图1H所示，根据示例实施例的可直串式模块模块80包括开关单元51、电压钳位单元22。
参见图1H，开关单元51包括第一功率半导体器件P1和限流元件。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块80的负端。限流元件与第一功率半导体器件P1串联连接，限流元件包括电阻或/和电感。在本实施例中，限流元件包括电阻R1。
参见图1H，电压钳位单元22包括第二功率半导体器件P2、阻容单元和第四功率半导体器件D4。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块80的正端。阻容单元连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第二功率半导体器件P2与平衡电阻R2串联后，与第四功率半导体器件D4并联连接。可选地，第四功率半导体器件D4可以为二极管，但并不以此为限。可选地，第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
在本实施例提供的技术方案中，电阻R1与第一功率半导体器件P1串联，当第一功率半导体器件P1导通时，电阻R1投入到回路中可以起到耗能的作用，同时可以限制流过第一功率半导体器件P1的电流。
图1I是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之九。如图1I所示，根据示例实施例的可直串式模块模块90包括开关单元51、电压钳位单元12。
参见图1I，开关单元51包括第一功率半导体器件P1和限流元件。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块90的负端。限流元件与第一功率半导体器件P1串联连接，限流元件包括电阻或/和电感。在本实施例中，限流元件包括电阻R1。
参见图1I，电压钳位单元12包括第二功率半导体器件P2和阻容单元121。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块90的正端。阻容单元121连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元121包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
在本实施例提供的技术方案中，电阻R1与第一功率半导体器件P1串联，当第一功率半导体器件P1导通时，电阻R1投入到回路中可以起到耗能的作用，同时可以限制流过第一功率半导体器件P1的电流。
图1J是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之十。如图1J所示，根据示例实施例的可直串式模块模块100包括开关单元11、电压钳位单元62。
参见图1J，开关单元11包括第一功率半导体器件P1。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块100的负端。
参见图1J，电压钳位单元62包括第二功率半导体器件P2、阻容单元621以及与第二功率半导体器件P2反并联连接的第一二极管D1。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块100的正端。阻容单元621连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元621包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2，以及与平衡电阻R2并联连接的第二二极管D2。第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。
在本实施例提供的技术方案中，与平衡电阻R2并联连接了第二二极管D2。由于电阻通常会存在一个等效电感，因此，当回路中的电流突变时，会在电阻两端产生暂态的过电压，第二二极管D2可以将电压钳位，避免产生过电压。
图1K是本申请实施例提供的一种可直串式模块构成示意图之十一。如图1K所示，根据示例实施例的可直串式模块模块110包括开关单元71、电压钳位单元62。
参见图1K，开关单元71包括第一功率半导体器件P1和第三二极管D3。根据一些实施例，第一功率半导体器件P1可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。第一功率半导体器件P1包括第一集电极和第一发射极，第一发射极作为可直串式模块110的负端。第三二极管D3与第一功率半导体器件P1反向并联连接。
参见图1K，电压钳位单元62包括第二功率半导体器件P2、阻容单元621和第二二极管D2。根据一些实施例，第二功率半导体器件P2可以包括晶闸管、场效应晶体管、双极性功率晶体管、功能组合模块和功率集成电路等的一种。
根据一些实施例，第二功率半导体器件P2包括第二集电极和第二发射极，第二发射极连接第一集电极作为可直串式模块110的正端。阻容单元621连接在第二集电极和第一发射极之间。阻容单元621包括串联连接的直流电容C和平衡电阻R2。第二二极管D2和平衡电阻R2并联连接。
第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件。第三二极管D3与第一功率半导体器件P1反向并联连接，用于保护第一功率半导体器件不会因为突然关断产生的高压而击穿，并提供续流通路，作为续流二极管使用。
图2A是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图。如图2A所示，根据示例实施例的换流链包括同方向串联连接的至少两个可直串式模块。可直串式模块是如上所述的模块20。可选地，可直串式模块也可以是10、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。
图2B是本申请实施例提供的一种换流链构成示意图。如图2B所示，根据示例实施例的换流链包括串联连接的至少两个可直串式模块、耗能单元200。可直串式模块可以是如上所述的模块20。可选地，可直串式模块也可以是10、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。耗能单元200包括电阻或电感或电阻、电感的组合。
图3A是本申请第八实施例提供的一种换流链构成示意图。如图3A所示，根据示例实施例的换流链包括同方向串联连接的至少两个可直串式模块。可直串式模块是如上所述的模块30。可选地，可直串式模块也可以是10、20、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。
图3B是本申请第九实施例提供的一种换流链构成示意图。如图3B所示，根据示例实施例的换流链包括串联连接的至少两个可直串式模块、耗能单元200。可直串式模块可以是如上所述的模块30。可选地，可直串式模块也可以是10、20、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。耗能单元200包括电阻或电感或电阻、电感的组合。
图4A是本申请一实施例提供的一种换流链控制方法流程示意图。示出当换流链并联连接在直流线路两端，启动后检测到所述直流线路发生过压时的控制过程。
参见图4A，在S110中，响应于与换流链并联连接的直流线路电压超过第一动作电压阈值，导通可直串式模块的第一功率半导体器件。
在S120中，检测到直流线路电压恢复到正常电压值，关断第一功率半导体器件P1，电流回路如图5A、6A所示，图5A是本申请实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之一，图6A是本申请另一实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之一。
在S120前，循环执行下列步骤S121、S122。如图4B所示，图4B是图4A提供的一种换流链控制方法子流程示意图。
参见图4B，在S121中，响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且第一功率半导体器件P1导通，控制可直串式模块的第二功率半导体器件P2导通。通过第二功率半导体器件P2导通，使得平衡电阻R2投入，控制模块电压。
在S122中，响应于可直串式模块的直流电容C的电压恢复到电压返回值，关断第二功率半导体器件P2。在本实施例中，电流回路如图5B、6B所示，图5B是本申请实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之二，图6B是本申请另一实施例提供的一种换流链控制电流回路示意图之二。第1、3、5模块电压过高，此时第1、3、5模块的电压钳位单元的平衡电阻投入，控制模块电压稳定。
图7是本申请第十实施例提供的一种三相换流器构成示意图。如图7所示，换流器为三相换流器，三相换流器具有直流正极和直流负极，三相换流器的每一相均包括上桥臂和下桥臂和交流端。
根据一些实施例，上桥臂具有第一端和第二端，第一端与直流正极电连接。下桥臂具有第三端和第四端，第四端与直流负极电连接。交流端与第二端和第三端电连接。其中，每个上桥臂和下桥臂均包括如上述所述的换流链。换流链包括串联连接的至少两个可直串式模块可直串式模块。可以是如上所述的模块10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。优选地，三相连接的可直串式模块对称设置。但并不以此为限。根据一些实施例，换流器为两电平的三相交直流变换器，每个桥臂的可直串式模块同时导通或关断。
图8是本申请第十一实施例提供的一种三相换流器构成示意图。如图8所示，换流器为三相换流器，三相换流器具有直流正极和直流负极，三相换流器的每一相均包括上桥臂、下桥臂和交流端。
根据一些实施例，上桥臂具有第一端和第二端，第一端与直流正极电连接。下桥臂具有第三端和第四端，第四端与直流负极电连接。交流端与第二端和第三端电连接。其中，每个上桥臂和下桥臂均包括如上述所述的换流链。换流链包括串联连接的至少两个可直串式模块可直串式模块。可以是如上所述的模块10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120的任意形式的串联连接。优选地，三相连接的可直串式模块对称设置。但并不以此为限。可选地，换流链还包括耗能单元200，耗能单元200包括电阻或电感或电阻、电感的组合。
在本实施例中，换流器为三电平的三相交直流变换器，每个桥臂的可直串式模块同时导通或关断。二极管阀段包括串联连接的至少两个二极管。二极管阀段的一端连接换流器的每一相的上桥臂的中点，二极管阀段的另一端连接每一相的下桥臂的中点，二极管阀段的中点相连接，作为直流中性点。
图9是本申请一实施例提供的一种三相换流器控制方法流程示意图，示出了当三相换流器启动时的控制过程。参见图9，在S210中，关断可直串式模块中的第一功率半导体器件P1和第二功率半导体器件P2。
在S220中，输入交流电到换流器的交流端A、B、C。
在S230中，向每个直流电容C充电，直到直流电容C的电压超过启动电压阈值使换流器启动。根据一些实施例，通过每个电压钳位单元中的第二功率半导体器件P2或与其反向并联的第一二极管D1，以及平衡电阻R2向每个直流电容C充电，直到直流电容C的电压超过启动电压阈值使换流器启动。第二功率半导体器件P2为双向功率半导体器件时，通过第二功率半导体器件P2和平衡电阻R2为直流电容C充电。第二功率半导体器件P2为单向功率半导体器件时，通过与其反向并联连接的第一二极管D1和平衡电阻R2向直流电容C充电。
图10是本申请另一实施例提供的一种三相换流器控制方法流程示意图，示出了当三相换流器启动后进入正常运行状态时的控制过程。
参见图10，在S240中，通过控制命令，控制可直串式模块的第一功率半导体器件导通或关断。
在S250中，响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且第一功率半导体器件导通，控制可直串式模块的第二功率半导体器件导通。在本实施例中，第二动作电压阈值设置为1200V，当检测到可直串式模块的直流电容的电压超过1200V时，且第一功率半导体器件处于导通状态，则控制该可直串式模块的第二功率半导体器件导通。
参见图10，在S260中，响应于可直串式模块的直流电容的电压恢复到电压返回值，控制可直串式模块的第二功率半导体器件关断。在本实施例中，电压返回值设置为1050V，直至检测到直流电容的电压恢复到电压返回值，控制该第二功率半导体器件关断。通过上述控制，可以有效的将直流电压限制在1050V和1200V之间，但并不以此为限。
在图10示出的实施例中，模块发生故障时，还包括以下控制过程。
响应于三相换流器的可直串式模块发生故障，关断故障的可直串式模块的第一功率半导体器件。闭合与该第一功率半导体器件并联连接的旁路开关。
需要说明的是，对前述的各方法实施例，为了简单描述都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，某些步骤可采用其他顺序或同时进行。而所描述的实施例均为可选实施例，所涉及动作和模块并不一定是本申请所必须的。
需要说明的是，以上参照附图所描述的每个实施例仅用以说明本申请而非限制本申请的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本申请的精神和范围的前提下对本申请进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本申请的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (15)

1.一种可直串式模块，包括：
开关单元，包括第一功率半导体器件；
电压钳位单元，与所述开关单元并联连接，所述电压钳位单元包括：
第二功率半导体器件；
阻容单元，与所述第二功率半导体器件串联连接；
所述阻容单元包括串联连接的直流电容和平衡电阻；
第四功率半导体器件，所述第二功率半导体器件与所述平衡电阻串联后，与所述第四功率半导体器件并联连接；
所述开关单元与所述电压钳位单元用于释放所述直流电容的积累能量；
在所述直流电容的电压超过第二动作电压阈值和所述开关单元导通的情况下，所述电压钳位单元导通，所述平衡电阻投入，控制所述可直串式模块电压。
2.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述第四功率半导体器件包括二极管。
3.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述第二功率半导体器件包括一个功率半导体器件，或者至少两个串联连接的功率半导体器件。
4.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述开关单元还包括：
旁路开关，与所述第一功率半导体器件并联连接。
5.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述开关单元还包括：
第三功率半导体器件，与所述第一功率半导体器件并联连接，所述第三功率半导体器件具有稳压管特性；
限流元件，与所述第一功率半导体器件串联连接；
所述限流元件包括电阻或/和电感。
6.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述阻容单元还包括：
第二二极管，与所述平衡电阻并联连接。
7.根据权利要求1所述的可直串式模块，其中，所述第一功率半导体器件为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件；所述第二功率半导体器件为全控型功率半导体器件或半控型功率半导体器件；
所述全控型功率半导体器件还包括二极管反向并联连接。
8.一种换流链，包括：
串联连接的至少两个如权利要求1至7之任一项所述的可直串式模块。
9.根据权利要求8所述的换流链，还包括：
耗能单元，与所述至少两个所述可直串式模块串联连接，所述耗能单元包括电阻或/和电感。
10.一种三相换流器，所述三相换流器具有直流正极和直流负极，其中，所述三相换流器的每一相包括：
上桥臂，具有第一端和第二端，所述第一端与所述直流正极电连接；
下桥臂，具有第三端和第四端，所述第四端与所述直流负极电连接；
交流端，与所述第二端和所述第三端电连接；
其中，每个所述上桥臂和下桥臂均包括如权利要求8或9所述的换流链。
11.根据权利要求10所述的三相换流器，其中每一相还包括：
二极管阀段，包括至少两个二极管；
其中，所述二极管阀段的一端连接所述相应相的上桥臂的中点，所述二极管阀段的另一端连接相应相的下桥臂的中点，且
每一相的二极管阀段的中点相连接，作为直流中性点。
12.一种基于权利要求8或9所述换流链的控制方法，所述换流链并联连接在直流线路两端，启动后检测到所述直流线路发生过压时，所述方法包括：
响应于与所述换流链并联连接的直流线路电压超过第一动作电压阈值，同时导通可直串式模块的第一功率半导体器件；
检测到所述直流线路电压恢复到正常电压值，关断所述第一功率半导体器件；其中，在所述检测到所述直流线路电压恢复到正常电压值之前，循环执行以下步骤：
响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且所述第一功率半导体器件导通，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件导通；
响应于所述可直串式模块的直流电容的电压恢复到电压返回值，关断所述第二功率半导体器件。
13.一种基于权利要求10或11所述三相换流器的控制方法，当所述三相换流器启动时，所述方法包括：
关断可直串式模块中的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件；
输入交流电到所述换流器的交流端；
向每个所述直流电容充电，直到所述直流电容的电压超过启动电压阈值使所述换流器启动。
14.一种基于权利要求10或11所述三相换流器的控制方法，当所述三相换流器启动后进入正常运行状态时，所述方法包括：
通过控制命令，控制可直串式模块的第一功率半导体器件导通或关断；
响应于可直串式模块的直流电容的电压超过第二动作电压阈值且所述第一功率半导体器件导通，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件导通；
响应于所述可直串式模块的直流电容的电压恢复到电压返回值，控制所述可直串式模块的第二功率半导体器件关断。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
响应于所述三相换流器的可直串式模块发生故障，关断故障的所述可直串式模块的第一功率半导体器件；
闭合与所述第一功率半导体器件并联连接的旁路开关。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545570A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 世系动力公司 Llc转换器有源缓冲电路及其操作方法
CN107078629A (zh) * 2014-11-21 2017-08-18 赖茵豪森机械制造公司 有源缓冲器
CN109546638A (zh) * 2018-10-22 2019-03-29 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流耗能装置以及控制方法
CN109787463A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 南京南瑞继保电气有限公司 一种链式直流耗能装置及控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208850A (ja) * 2000-11-13 2002-07-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体スイッチ装置
US7511976B2 (en) * 2006-06-27 2009-03-31 Rockwell Automation Technologies, Inc. Self powered supply for power converter switch driver
DE102009025030A1 (de) * 2009-03-25 2010-10-07 Transtechnik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung sowie Verfahren zur Versorgung eines Klystrons mit Hochspannungspulsen
CN102148579B (zh) * 2010-12-20 2014-08-27 中国电力科学研究院 一种模拟mmc多个子模块的等时间常数缩小子模块板
CN105610312A (zh) * 2011-11-11 2016-05-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种级联型变频器及功率单元
CN105099242B (zh) * 2014-05-09 2018-09-11 南京南瑞继保电气有限公司 电压源型多电平换流器、直流输电系统、故障处理方法和装置
CN104092363B (zh) * 2014-07-22 2016-08-17 哈尔滨工业大学 含有z源逆变器rcd缓冲电路的z源逆变器拓扑电路
JP6413523B2 (ja) * 2014-09-09 2018-10-31 富士電機株式会社 半導体装置
WO2017021169A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-09 Abb Schweiz Ag Hybrid modular multi-level converter
EP3476031B1 (en) * 2016-06-28 2024-01-17 Hitachi Energy Ltd Protection of semiconductors in power converters
CN106533145B (zh) * 2016-11-22 2019-10-15 平高集团有限公司 一种高压直流断路器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102545570A (zh) * 2010-11-19 2012-07-04 世系动力公司 Llc转换器有源缓冲电路及其操作方法
CN107078629A (zh) * 2014-11-21 2017-08-18 赖茵豪森机械制造公司 有源缓冲器
CN109546638A (zh) * 2018-10-22 2019-03-29 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流耗能装置以及控制方法
CN109787463A (zh) * 2019-03-04 2019-05-21 南京南瑞继保电气有限公司 一种链式直流耗能装置及控制方法

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