一种电力电子变压器H桥级联整流桥的在线旁路方法与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力电子变压器H桥级联整流桥的在线旁路方法。

背景技术：

电力电子变压器是近年来随着大功率电力电子技术的发展而逐步发展起来的新型电力变压器，它在实现传统电力变压器变压、隔离和传递能量等基本功能的基础上，还可以实现故障隔离、电能质量控制、分布式直流电源接入等，该技术是未来电力变压器发展的主要方向。电力电子变压器主要由功率开关元件组成，包括主电路、控制电路和驱动电路等几个部分，实际工作中，设计良好的控制电路和驱动电路可靠性较好，但主电路工作时涉及的影响因素众多，是电力电子装置的薄弱环节，其稳定运行能力决定电力电子装置的连续运行能力。在电力电子变压器中，可控H桥结构是使用最多最频繁的功率单元，保证H桥电路的稳定运行就可以大大提高电力电子变压器的可靠性、安全性。

为了保证电力电子变压器的可靠运行，对应H桥的现有旁路方法是在每个功率单元中设置相应的旁路结构以实现对整个链节的保护。基本方式是反并联晶闸管结构，但链节 H 桥开关过程中产生的高频率、高 du/dt 的脉冲电压极易导致晶闸管的误导通，采用 RC吸收电路也难以解决问题；另一种方式采用二极管整流接单晶闸管旁路，晶闸管配有阻容缓冲吸收回路，防止过大的 du/dt 及过高的反向恢复电压对器件的损坏。旁路电路直流侧与电压源换流器直流侧通过 10kΩ级的隔离电阻连接，固定电位、抑制局放的同时防止对晶闸管的干扰；还可以采用两只反向串联的GBT 器件组成的旁路结构。当链节单元内部发生故障时，封锁 H 桥电路，同时开通旁路 IGBT，在此过程中会出现冲击电流和电压，IGBT 器件承受冲击的能力比较弱，很容易因承受冲击电流和电压而损坏，且控制电源也不容易获取。还有一些则采用传统机械旁路接触器作为旁路机构，故障链节旁路时需闭锁整个阀组三组链节脉冲，在此期间无功电流为零，无法实现 PET 的不间断运行。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种电力电子变压器H桥级联整流桥的在线旁路方法，能够在原有硬件设备上不需要增加任何硬件成本就可实现对整流桥的在线旁路，大大降低了硬件成本并保证了电力电子变压器的运行稳定性。

本发明采用如下技术方案：

一种电力电子变压器H桥级联整流桥的在线旁路方法，包括以下步骤：

（1）获取整流桥电流数据；

（2）根据获得的电流分析整流桥的状态；

（3）根据整流桥的状态选择对应的旁路路径；

（4）完成旁路切换操作。

优选的，所述步骤（1）包括：利用电流检测元件分别获取或计算出整流桥4个桥臂支路的电流。

优选的，所述步骤（2）包括：根据每个桥臂支路上电流的有无或大小分析对应桥臂是否正常、短路或者开路。

优选的，所述步骤（3）包括：所述整流桥由S1、S2、S3、S4四个桥臂构成，每一个桥臂由一个可控开关元件和一个二极管方向并联而成；S1和S3互为对臂，S2和S4互为对臂S1和S3的公共端以及S2和S4的公共端分别是输入端的两个端点，S1和S2的公共端以及S3和S4的公共端分别是输出端的两个端点；分析得到桥臂S1或S2开路时，将桥臂S3和S4作为旁路路径；分析得到桥臂S3或S4开路时，将桥臂S1和S2作为旁路路径。

优选的，所述步骤（4）包括：根据所选的旁路路径分别控制对应路径上的两个开关元件的通断来实现旁路的目的。

本发明能够在原有硬件设备上不需要增加任何硬件成本就可实现对整流桥的在线旁路，大大降低了硬件成本并保证了电力电子变压器的运行稳定性。

附图说明

图 1 为本发明的流程示意图；

图 2 为本发明实施例提供的电路结构示意图。

具体实施方案

下面将结合本发明实施例中的附图1和图2，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种电力电子变压器H桥级联整流桥的在线旁路方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取整流桥电流数据。

通过在整流桥上安装合适的电流检测元件分别获取或者根据电流检测元件计算出整流桥4个桥臂支路的电流。

步骤S2、根据获得的电流分析整流桥的状态。

经过步骤S1获取整流桥桥臂电流后，根据每个桥臂支路上电流的有无或大小分析对应桥臂是否正常、短路或者开路。

步骤S3、根据整流桥的状态选择对应的旁路路径。

整流桥由S1、S2、S3、S4四个桥臂构成，每一个桥臂由一个可控开关元件和一个二极管方向并联而成；S1和S3互为对臂，S2和S4互为对臂S1和S3的公共端以及S2和S4的公共端分别是输入端的两个端点，S1和S2的公共端以及S3和S4的公共端分别是输出端的两个端点；分析得到桥臂S1或S2开路时，将桥臂S3和S4作为旁路路径；分析得到桥臂S3或S4开路时，将桥臂S1和S2作为旁路路径。

步骤S4、完成旁路切换操作。

经过步骤S3选择好旁路路径后，根据所选的旁路路径分别控制对应路径上的两个开关元件的通断来实现旁路的目的。

如图2（a）所示，当检测到整流桥桥臂S1或桥臂S2断路后，选择桥臂S3和桥臂S4作为旁路路径，高压交流电正半周时如图中实线路径所示，电流经过桥臂S3的开关元件然后从桥臂S4的二极管流出，由此构成正半周的旁路路径；高压交流电负半周时如图虚线路径所示，电流经过桥臂S4的开关元件后从桥臂S3的二极管流出，构成负半周的旁路路径，通过S3、S4两个桥臂的配合实现了该整流桥的故障在线旁路功能。同理，整流桥S3或S4出现断路后也可以根据同样的方法选用S1和S2作为旁路路径，如图2（b）所示。