CN210745011U - 一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块 - Google Patents
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Abstract
一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，所述泄放子模块包括储能电容C及与其并联的泄放电阻R。还包括可关断开关器件T1，可关断开关器件T1与泄放电阻R串联后再与储能电容C并联；可关断开关器件T1两端还并联有旁路开关K。还包括两个串联的二极管，两个二极管依次串联后负极与储能电容C的正极相连，正极与储能电容C的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述泄放子模块的正极接入点，两个二极管串联的正极即储能电容C的负极为所述泄放子模块的负极接入点。充分利用旁路后的泄能模块的耗能电阻持续为系统提供能量泄放能力，旁路后依然能够泄放系统中的能量，提高可用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块。
背景技术
新能源是未来能源的发展方向，尤其是大规模海上风能的开发和应用，新能源并网换流器连接的直流电压输电网中往往需要直流泄能装置，以便在逆变侧发生交流侧发生故障的情况下，能够在几秒内将本条线路上输送的全部功率导走。在此期间，系统判断交流侧的故障类型并决定是否将逆变端换流器重新投入运行。
泄能装置一般都是基于电力电子器件开关控制泄能电阻的投入和退出，但是电力电子器件自身、驱动、控制板、光收发端子、光纤等都是易坏元件，当发生故障后，本泄能子模块将处于旁路状态，泄能电阻将失去作用，备用泄能子模块将投入使用，如果所有的备用都因故障旁路了，该系统将面临被迫停运风险。
发明内容
为了解决背景技术中的技术问题，本实用新型提供一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，充分利用旁路后的泄能模块的耗能电阻持续为系统提供能量泄放能力，旁路后依然能够泄放系统中的能量，提高可用率。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，所述泄放子模块包括储能电容C及与其并联的泄放电阻R。
还包括可关断开关器件T1，可关断开关器件T1与泄放电阻R串联后再与储能电容C并联；可关断开关器件T1两端还并联有旁路开关K。
还包括两个串联的二极管：第一二极管D1和第二二极管D2，两个二极管依次串联后负极与储能电容C的正极相连，正极与储能电容C的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述泄放子模块的正极接入点X1，两个二极管串联的正极即储能电容C的负极为所述泄放子模块的负极接入点X2。
进一步地，所述的第二二极管D2两端还同相并联有过压自击穿器件Ty1。所述的过压自击穿器件Ty1选择为过压自击穿的晶闸管或BOD控制的自击穿器件。
进一步地，所述的可关断开关器件T1的两端还并联有第一反相二极管D3。
进一步地，所述的泄放电阻R的两端还并联有第二反相二极管D4。
进一步地，所述的可关断开关器件T1为IGBT、MOSFET、晶闸管中的一种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型中采用可关断开关器件T1对泄放电阻的接入进行控制，并且，当可关断开关器件T1发生故障时，能够用旁路开关K接替T1的功能，即使在可关断开关器件T1发生故障时也可以按要求将泄放电阻进行接入；不影响整个泄能装置的运行。
2)旁路开关K与传统意义的子模块旁路开关完全不同，通常意义的旁路开关旁路整个子模块，当发生T1不能关断的故障时，泄能子模块将完全旁路，泄能电阻将失去作用。而泄能子模块中，二极管通常不会发生故障，即使发生故障也是短路状态，电阻作为无源元件也通常不会故障，而子模块各器件中通常都是可控电力电子开关T1发生器件自身、驱动、控制板、光收发端子、光纤等导致不能可靠开关的故障。
3)第二二极管D2起到了承受反向电压的功能，当其损坏时，还可以采用并联的可控的晶闸管Ty1，通过对晶闸管Ty1控制，能够在第二二极管D2损坏时顶替其功能，保证整个泄能装置的运行。
附图说明
图1是本实用新型的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块实施例1电气图；
图2是本实用新型的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块实施例2电气图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，所述泄放子模块包括储能电容C及与其并联的泄放电阻R。
还包括可关断开关器件T1，可关断开关器件T1与泄放电阻R串联后再与储能电容C并联；可关断开关器件T1两端还并联有旁路开关K。
还包括两个串联的二极管：第一二极管D1和第二二极管D2，两个二极管依次串联后负极与储能电容C的正极相连，正极与储能电容C的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述泄放子模块的正极接入点X1，两个二极管串联的正极即储能电容C的负极为所述泄放子模块的负极接入点X2。
如图2所示，所述的第二二极管D2两端还同相并联有过压自击穿器件Ty1。所述的过压自击穿器件Ty1选择为过压自击穿的晶闸管或BOD控制的自击穿器件。
所述的可关断开关器件T1的两端还并联有第一反相二极管D3。
所述的泄放电阻R的两端还并联有第二反相二极管D4。
所述的可关断开关器件T1为IGBT、MOSFET、晶闸管中的一种。
本实用新型的原理为：
1)传统的泄放装置是在外部系统判断交流侧的故障时接入的装置，采用电容C储能，接入泄放电阻R进行能量释放。
2)本实用新型中，采用可关断开关器件T1对泄放电阻的接入进行控制，并且，当可关断开关器件T1发生故障时，能够用旁路开关K接替T1的功能，旁路开关K为机械式旁路开关，当IGBT出现故障后，触发旁路开关，旁路后，充电电流流经泄能子模块输出端X1流入经D1、储能电容C和泄能电阻并联支路、泄能子模块输出端X2。同时，泄能子模块放电，储能电容C经旁路开关和泄能电阻形成放电回路。泄能电阻在旁路后一直处于投入状态。
3)第一二极管D1的作用使得泄能装置的电流流向为单向，如果应用在直流输电领域，电流从直流正极流入到泄能装置，然后流入直流负极。当泄流装置层间或桥臂外部出现短路后，第二二极管D2为短路电流提供续流通路，避免发生核心器件的击穿；反向续流二极管D3和D4在子模块切换时起到反向续流作用，避免器件和电阻关断电压击穿。
4)如果多个泄能子模块串联组成的泄能系统接入输电系统直流侧，泄能系统子模块处于不投入状态，系统流过的电流为所有泄能子模块的损耗，包括二次板卡损耗、均压电阻损耗，整体流过电流为几十毫安级，而电阻一般为欧姆级，所以旁路模块的电压会很低，没有增加多少损耗。
5)如果多个泄能子模块串联组成的泄能系统接入输电系统直流侧，泄能系统子模块处于投入状态，系统流过的电流为耗能系统的平均泄能电流，由于旁路的耗能子模块电阻依旧投入在系统中，因此使得所有耗能子模块的平均电压降低。
6)由于耗能电阻为欧姆级相对于均压电阻几十千欧级来说小得多，所以模块的均压主要由耗能电阻来实现，所以旁路的泄能子模块也不会出现持续过压情况，同时旁路的泄能子模块的电阻也没有因为开关器件的损坏而失去泄能作用。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (6)
1.一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，所述泄放子模块包括储能电容C及与其并联的泄放电阻R；
其特征在于，还包括可关断开关器件T1，可关断开关器件T1与泄放电阻R串联后再与储能电容C并联；可关断开关器件T1两端还并联有旁路开关K；
还包括两个串联的二极管：第一二极管D1和第二二极管D2，两个二极管串联后负极与储能电容C的正极相连，正极与储能电容C的负极相连，两个二极管串联的中间点为所述泄放子模块的正极接入点X1，两个二极管串联的正极即储能电容C的负极为所述泄放子模块的负极接入点X2。
2.根据权利要求1所述的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，其特征在于，所述的第二二极管D2两端还同相并联有过压自击穿器件Ty1。
3.根据权利要求2所述的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，其特征在于，所述的过压自击穿器件Ty1选择为过压自击穿的晶闸管或BOD控制的自击穿器件。
4.根据权利要求1所述的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，其特征在于，所述的可关断开关器件T1的两端还并联有第一反相二极管D3。
5.根据权利要求1所述的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，其特征在于，所述的泄放电阻R的两端还并联有第二反相二极管D4。
6.根据权利要求1所述的一种优化旁路方案的模块化能量泄放子模块，其特征在于，所述的可关断开关器件T1为IGBT、MOSFET、晶闸管中的一种。
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