CN203057017U - 电压插入辅助换相的高压直流输电换流器 - Google Patents

Abstract

一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，属于电力系统高压直流输电技术领域。本实用新型主要包括一个三相可控硅全波换流电路和三个全桥链型电路，三个所述的全桥链型电路分别串联在一个所述三相可控硅全波换流电路的三相交流侧中。本实用新型具有能避免三相可控硅全波换流器换相失败，确保其换相成功，确保高压直流输电系统的稳定、可靠运行等显著特点。本实用新型可广泛应用于已投入运行或新建的高压直流输电系统中，特别适用于在同一交流系统中同时接入多条直流输电线路的系统中。

Description

电压插入辅助换相的高压直流输电换流器

技术领域

 在本实用新型属于电力系统高压直流输电技术领域，具体涉及高压直流输电的换流器的结构。 

背景技术

在高压直流输电通过换流器将交流电变换成直流后，经长距离高压直流输电线路输送到受电端，再通过换流器将直流电变换成交流电供用户使用。因此，高压直流输电的换流器是高压直流输电不可缺少的重要环节之一。随着电力系统的发展，高压直流输电网与交流输电网互联运行的趋势也不断扩大，为了提高电力系统的输电效率，较少无功损耗，保证电力系统安全、稳定、可靠运行，研制高压直流输电的换流器是非常重要的课题。 

现有高压直流输电换流器，如现使用的三相可控硅全波换流器，主要为一个三相可控硅全波换流电路。该换流器的主要缺点是： 

1、在暂态情况下，三相可控硅换流器的换相重叠角将可能大幅度增加，以至于不能在交流电压的正半周期结束之前完成换相过程，或者没能剩下足够时间使可控硅换流器恢复阻断能力，从而造成换相失败的发生。

2、当在同一交流系统中同时接入多条直流输电线路并且换流器均作逆变运行的情况下，当一个换流器因换相失败引起的短暂故障时，将导致其他作逆变运行的换流器也由于失去换相电压而相继发生换相失败。这种同时发生的或相继发生的多条大功率直流输电换流器的换相失败，有可能导致系统的稳定性遭到根本性破坏，从而造成系统瓦解和大面积停电的严重事故。 

发明内容

在本实用新型的目的是针对现有高压直流输电换流器的不足，提供一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，其特点是：在现有高压直流输电换流器换相时插入一个可控的直流电压，加速换相过程，从而防止换相失败故障的发生。具有能避免三相可控硅全波换流器换相失败，确保其换相成功，确保高压直流输电系统运行的稳定性和可靠性等特点。 

实现本实用新型目的的技术方案是：一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器。主要包括1个三相可控硅全波换流电路和3个全桥链型电路。 

3个所述的全桥链型电路分别串联在1个所述的三相可控硅全波换流电路的三相交流侧中。3个所述的全桥链型电路在所述的三相可控硅全波换流电路逆变运行的过程中输出阶跃电压，用以加速换相过程，防止换相失败。 

每个所述的全桥链型电路由1~20个全桥电路串联而成。每个所述全桥电路包括1个电容器及4个半导体开关，先将4个所述的半导体开关连接成为一个所述的全桥电路（即每个所述半导体开关为全桥电路的一个桥臂），用以将所述电容器接入电路或使电容器与电路断开，再在所述全桥电路的一个对角处（即为全桥电路的直流侧）连接一个所述的电容器，用以存贮电能提供阶跃电压，所述全桥电路的另一对角处，即为所述全桥电路的两个端点，然后将1 ~20个所述全桥电路的两端串联连接成一个所述的全桥链型电路，用以在所述三相可控硅全波换流过程中提供阶跃的插入电压，保证三相可控硅全波换流换相成功。 

每个所述半导体开关为带有反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管或场效应管或门极可关断晶闸管或IGBT。整个所述全桥链型电路为一可控电压源，串联入可控硅换流器电路起到插入电压的作用。 

本实用新型的工作过程是：每相的一个全桥链型电路，在换流器的非换相区间，全桥链型电路的半导体开关控制状态使其输出0电压，等效于换流器未串联接入链型电路时的工作状态，对换流器的运行不产生影响。当换流器进入换相过程时，全桥链型电路的半导体开关控制状态使其输出+V或-V电压。其电压极性与系统的换相电压的极性相同。由此，在两个参与换相的交流相间同时插入两个全桥链型电路的输出电压参与换相过程。从而使换相电压增加，加速换相过程，减小换相重叠角，以确保换相成功。当换相过程结束后，全桥链型电路的输出电压还能提高可控硅换流器的反向偏压和延长反向偏压时间，使其可靠恢复阻断能力，进一步确保换相成功。 

本实用新型采用上述技术方案后，主要有一下效果： 

1、本实用新型在换流器的非换相区间，全桥链型电路的半导体开关控制状态使其输出0电压，等效于换流器未串联接入链型电路时的工作状态，对换流器的运行不产生影响；

2、本实用新型在换流器换相时，通过控制全桥链型电路的半导体开关导通方式，插入链型电路的输出电压参与换相过程。使换相电压增加，加速换相过程，减小换相重叠角，避免换相失败确保换相成功，确保高压直流输电系统的安全、稳定、可靠运行；

3、本实用新型在换相过程结束后，所插入的电压还能提高可控硅换流阀的反向偏压和沿长反向偏压时间，使其能可靠恢复阻断能力，进一步确保换相成功，进一步确保高压直流输电系统的安全、稳定、可靠运行；

4、本实用新型能防止多条直流输电线路接入同一交流系统中时，由一个换流器的换相失败引发的其他换流器也相继发生换相失败的连锁反应，避免可能的高压直流输电系统稳定性破坏及大面积停电事故的发生，从而再进一步保证了电力系统的安全、稳定运行，确保对用户的供电可靠性。

本实用新型可广泛应用于已投入运行或新建的高压直流输电中，特别适用于在同一交流系统中同时接入多条直流输电线路的系统中，以改善其运行状况，避免换相失败确保换相成功。 

附图说明

图1为现有高压直流输电的原理接线图；

图2为本实用新型的直流输电的原理接线图；

图3为图2中一个全桥链型电路的原理接线图。

图中：1交流电源，2电感，3三相可控硅全波换流电路，4 高压直流输电线路，5半导体开关，6电容器，7全桥电路。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本实用新型。

实施例1

如图2、3所示，一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，主要包括1个三相可控硅全波换流电路3和3个全桥链型电路。

3个所述的全桥链型电路分别串联在1个所述的三相可控硅全波换流电路3的三相交流侧中。3个所述的全桥链型电路在所述的三相可控硅全波换流电路3逆变运行的过程中输出阶跃电压，用以加速换相过程，防止换相失败。 

每个所述的全桥链型电路由1个全桥电路7构成。所述全桥电路7包括1个电容器6及4个场效应管5，先将4个所述的场效应管5连接成为一个所述的全桥电路7（即每个所述场效应管5为所述全桥电路7的一个桥臂），用以将所述电容器6接入电路或使所述电容器6与电路断开，再在所述全桥电路7的一个对角处（即为所述全桥电路7的直流侧）连接一个所述的电容器6，用以存贮电能提供阶跃电压，所述全桥电路7的另一对角处，即为所述全桥电路7的两个端点，用以在所述三相可控硅全波换流过程中提供阶跃的插入电压，保证三相可控硅全波换流换相成功。 

实施例2

一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，同实施例1，其中：

每个所述的全桥链型电路由10个全桥电路7串联而成。

所述的半导体开关5选用门极可关断晶闸管。 

实施例3

一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，同实施例1，其中：

每个所述的全桥链型电路由20个全桥电路7串联而成。

所述的半导体开关5选用IGBT。 

Claims (1)

1.一种电压插入辅助换相的高压直流输电换流器，主要包括1个三相可控硅全波换流电路(3)，其特征在于所述的换流器还包括3个全桥链型电路；

3个所述的全桥链型电路分别串联在1个所述三相可控硅全波换流电路(3)的三相交流侧中；

每个所述的全桥链型电路由1~20个全桥电路(7)串联而成，每个所述全桥电路(7)包括1个电容器(6)及4个半导体开关管(5)，先将4个所述的半导体开关管(5)连接成为一个所述的全桥电路(7)，即每个所述半导体开关管(5)为所述全桥电路(7)的一个桥臂，再在所述全桥电路(7)的一个对角处，即为所述的全桥电路(7)的直流侧连接一个所述的电容器(6)，所述全桥电路(7)的另一对角处，即为所述全桥电路(7)的两个端点，然后将1~20个所述的全桥电路(7)的两端串联连接成一个所述的全桥链型电路。

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