一种换流器子模块的过压保护电路和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及柔性输电中模块化多电平换流器领域，尤其涉及一种换流器子模块的过压保护电路和方法。
【背景技术】
[0002]在柔性直流输电、柔性交流输电等领域中，所使用的子模块功率器件具有一定的耐压要求，超过功率器件的额定电压一定范围后会损坏子模块。
[0003]现有常规的保护方法是在子模块的交流侧并联断路器常开触头，当系统检测到子模块的电容过压时发出触发信号闭合常开触头将子模块旁路，以保证子模块电压不再上升。子模块的电压检测电路一般为有源电路，如果子模块的控制电源发生异常，则会影响电压检测电路的供电电源，进而使得整个过压保护电路将不能正常工作，就无法提供可靠的过压保护功能。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明主要提供一种换流器子模块的过压保护电路和方法，在换流器子模块电压异常时提供稳定、可靠的过压保护功能。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]本发明提供一种换流器子模块的过压保护电路，该过压保护电路包括:
[0007]取样电路、过压检测电路、断路器励磁控制电路和断路器；其中，
[0008]取样电路，用于对换流器子模块的电压进行取样得到取样电压；
[0009]过压检测电路，用于检测所述取样电压，并在所述取样电压超过电压阈值时导通；
[0010]断路器励磁控制电路，用于在所述过压检测电路导通时导通；
[0011 ] 断路器，用于在所述断路器励磁控制电路导通时，旁路掉换流器子模块。
[0012]上述方案中，所述取样电路包括:第一限流电阻和取样电容；其中，
[0013]第一限流电阻，一端与换流器子模块电容的正极相连，另一端与所述取样电容的正极相连；
[0014]取样电容，正极与所述第一限流电阻相连，负极与所述换流器子模块电容的负极相连，用于通过所述第一限流电阻跟随所述换流器子模块电容电压，得到取样电压。
[0015]上述方案中，所述过压检测电路包括:第二限流电阻、击穿二极管、低通滤波支路；其中，
[0016]第二限流电阻，一端与所述取样电路相连，另一端与所述击穿二极管的正极相连；
[0017]击穿二极管，正极与所述第二限流电阻相连，负极与低通滤波支路的一端相连，用于在所述取样电压超过电压阈值时，为导通状态，在取样电压不超过阈值电压时，为截止状态；
[0018]低通滤波支路，一端与所述击穿二极管的负极相连，另一端与所述取样电路相连。
[0019]上述方案中，所述第二限流电阻，一端与所述取样电路中的取样电容的正极相连，另一端与所述击穿二极管的正极相连；
[0020]所述低通滤波支路，一端与所述击穿二极管的负极相连，另一端与所述取样电路中的取样电容的负极相连。
[0021]上述方案中，所述断路器励磁控制电路包括:稳压管和晶闸管；其中，
[0022]稳压管，负极与所述过压检测电路相连，正极与所述晶闸管的门极相连；
[0023]晶闸管，门极与所述稳压管的正极相连，阳极与断路器一端相连，阴极与取样电路相连；
[0024]所述晶闸管在所述击穿二极管导通时，门极承受正电压，为导通状态。
[0025]上述方案中，所述稳压管的负极与所述过压检测电路中的击穿二极管的负极相连，正极与所述晶闸管的门极相连；
[0026]所述晶闸管，门极与所述稳压管的正极相连，阳极与断路器中的真空断路器线圈一端相连，阴极与取样电路中的取样电容的负极相连。
[0027]上述方案中，所述断路器励磁控制电路进一步包括:第一超快恢复二极管和第二超快恢复二极管；其中，
[0028]第一超快恢复二极管，串联在所述稳压管的正极和晶闸管的门极之间，用于隔离所述第二超快恢复二极管与所述第一超快恢复二极管D3所在回路；
[0029]第二超快恢复二极管，负极与所述晶闸管的门极相连，正极与主动触发电路相连，用于当主动触发电路输出高电平至正极时，使晶闸管的门极承受正电压，触发晶闸管导通。
[0030]上述方案中，所述断路器包括:真空断路器线圈、断路器电容和常开触头；其中，
[0031]真空断路器线圈，一端与断路器励磁控制电路相连，另一端与断路器电容的正极相连，用于在断路器控制电路导通时励磁，吸合常开触头；
[0032]断路器电容，正极与真空断路器线圈相连，负极与所述取样电路相连；
[0033]常开触头，并联在换流器子模块的交流侧，用于在所述真空断路器线圈励磁时闭合，旁路换流器子模块。
[0034]上述方案中，所述真空断路器线圈，一端与所述断路器励磁控制电路中的晶闸管的阳极相连，另一端与断路器电容的正极相连；
[0035]断路器电容，正极与真空断路器线圈相连，负极与所述取样电路中的取样电容的负极相连。
[0036]本发明还提供一种换流器子模块的过压保护方法，该过压保护方法包括:
[0037]取样电路对换流器子模块的电压进行取样得到取样电压；
[0038]过压检测电路检测所述取样电压，并在所述取样电压超过电压阈值时导通；
[0039]当所述过压检测电路导通时，断路器励磁控制电路导通；
[0040]当所述断路器励磁控制电路导通时，断路器旁路掉换流器子模块。
[0041]上述方案中，所述取样电路对换流器子模块的电压进行取样为:取样电路中的取样电容通过第一限流电阻跟随所述换流器子模块电容电压，得到取样电压。
[0042]上述方案中，所述过压检测电路在所述取样电压超过电压阈值时导通为:过压检测电路中的击穿二极管在取样电压不超过电压阈值时，为截止状态，过压检测电路断开；在取样电压超过电压阈值时，击穿二极管转为导通状态，电路导通。
[0043]上述方案中，所述断路器励磁控制电路导通为:当所述过压检测电路导通时，所述断路器励磁控制电路中的晶闸管的门极承受正电压，触发晶闸管转为导通状态。
[0044]上述方案中，所述断路器励磁控制电路导通具体为:所述过压检测电路中的击穿二极管导通，所述晶闸管的门极承受正电压，触发晶闸管导通。
[0045]上述方案中，所述断路器旁路掉换流器子模块为:当所述断路器励磁控制电路导通后，断路器中的真空励磁线圈励磁，吸合并联在换流器交流侧的常开触头，旁路掉换流器子模块。
[0046]本发明实施例所提供的一种换流器子模块的过压保护电路和方法，取样电路对换流器子模块的电压进行取样，得到取样电压，过压检测电路检测所述取样电压，并在所述取样电压超过电压阈值时导通，过压检测电路导通时，断路器励磁控制电路导通，断路器在断路器励磁控制电路导通时，旁路掉换流器子模块；如此，通过取样电路将换流器子模块所承受电压的情况反应给过压检测电路，过压检测电路的过压导通性使整个过压保护电路在电压过高时，进入导通状态，闭合常开触头来将换流器子模块旁路，达到保护换流器子模块的目的；其中，过压检测电路具体可以是利用击穿二极管的过压导通特性来作为导通电路的开关，与电路中其它的无源器件组成了过压保护电路，在换流器子模块电源异常时提供准确、可靠的过压保护功能，在发生过压异常时及时旁路掉换流器子模块，保证换流器子模块不受高压损坏。
【附图说明】
[0047]图1为本发明实施例提供的换流器子模块的过压保护电路原理图；
[0048]图2为本发明实施例提供的包括超快恢复二极管的过压保护电路原理图；
[0049]图3为本发明实施例提供的换流器子模块的过压保护方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0050]本发明实施例中，取样电路对换流器子模块的电压进行取样，得到取样电压，过压检测电路检测所述取样电压，并在所述取样电压超过电压阈值时导通，断路器励磁控制电路在所述电压检测电路导通时导通，断路器在所述断路器励磁控制电路导通时，旁路掉换流器子模块。
[0051]下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。