一种基于谐振分流回路的换相装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种换相装置，特别是关于一种基于谐振分流回路的换相装置。
【背景技术】
[0002] 换相失败是逆变器常见故障，在工程中亟需采取相应改善措施。若使用目前的强 迫换相技术将在晶闸管阀上串、并联大量辅助充放电回路和辅助桥臂，会较大程度改变换 流阀结构，使得换流器结构复杂，造成成本的增加和技术上的难题。
[0003] 传统LCC-HVDC换相时，需要一个具有足够强度的交流电压源为换流阀提供换相 电压，当交流系统存在扰动、电压调节困难以及谐波污染等问题都会给换流器换相造成问 题；在馈入弱交流系统时换相失败发生几率较高，并且可能难以从扰动中恢复，无功控制能 力有限。因此，研究具有改善换相特性作用的新型换相桥路具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够有效降低换相失败几率的基于 谐振分流回路的换相装置。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种基于谐振分流回路的换相 装置，其设置在两组十二脉动换流阀的一侧，其特征在于：该换相装置包括平波电抗器、第 一晶闸管、第二晶闸管、第一 LC串联谐振电路、第三晶闸管、第四晶闸管和第二LC串联谐振 电路；所述平波电抗器的输入端连接直流母线正极，所述平波电抗器的输出端并联连接所 述第一晶闸管的阳极、第一 LC串联谐振电路的输入端和第一组十二脉动换流桥的高压输 入端，所述第一晶闸管的阴极和第一 LC串联谐振电路的输出端并联连接所述第二晶闸管 的阳极，所述第二晶闸管的阴极和第一组十二脉动换流桥的高压输出端同时接地；所述第 四晶闸管的阳极和第二组十二脉动换流桥的低压输入端同时接地，所述第四晶闸管的阴极 并联连接所述第三晶闸管的阳极和第二LC串联谐振电路的输入端，所述第三晶闸管的阴 极、第二LC串联谐振电路的输出端和第二组十二脉动换流桥的低压输出端并联连接直流 母线负极。
[0006] 进一步，所述第一 LC串联谐振电路包括第一电感和第一电容，所述第一电感的一 端作为第一 LC串联谐振电路的输入端，所述第一电感的另一端串联连接所述第一电容的 一端，所述第一电的另一端作为所述第一 LC串联谐振电路的输出端。
[0007] 进一步，所述第二LC串联谐振电路包括第二电感和第二电容，所述第二电感的一 端作为所述第二LC串联谐振电路的输入端，所述第二电感的另一端串联连接所述第二电 容的一端，所述第二电容的另一端作为所述第二LC串联谐振电路的输出端。
[0008] 进一步，所述第一 LC串联谐振电路和第二LC串联谐振电路中电感L和电容C大 小根据设定的增加的关断时间tk决定：
[0010] 式中，L、C为两串联谐振电路中的Q、L2、Q、(：2的大小。
[0011] 本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型基于谐振分 流回路的换相装置，由于不在原有晶闸管阀和主回路中作改动，元件少、易实现，具备工程 实用性。2、本实用新型可以与现有控制保护系统配合使用，当正常运行时不投入使用，当控 制保护系统监测到换相失败时，投入使用，控制灵活，不对直流系统造成长期的附加影响。 3、基于谐振分流回路的换相装置对换相特性的改善程度，取决于谐振回路参数Q、L2、Q、 C2，本实用新型可以根据工程实际，灵活设计谐振参数。本实用新型可以广泛适用于逆变器 的换相过程中。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型基于谐振分流回路的换相装置结构示意图；
[0013] 图2是本实用新型的基于谐振分流回路的换相装置换相过程示意图；
[0014] 图3是本实用新型投入谐振分流回路前后桥臂电压对比波形图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为 了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。在本实用新型的描述 中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性。
[0016] 如图1所示，本实用新型的基于谐振分流回路的换相装置设置在现有的两组十二 脉动换流阀的一侧，该换相装置包括平波电抗器A、第一晶闸管CI、第二晶闸管CV2、第一 LC 串联谐振电路、第三晶闸管CV3、第四晶闸管CV4和第二LC串联谐振电路；平波电抗器A的 输入端连接直流母线正极，平波电抗器A的输出端并联连接第一晶闸管CI的阳极、第一 LC 串联谐振电路的输入端和第一组十二脉动换流桥B1的高压输入端，第一晶闸管CI的阴极 和第一 LC串联谐振电路的输出端并联连接第二晶闸管CV2的阳极，第二晶闸管CV2的阴极 和第一组十二脉动换流桥B1的高压输出端同时接地；第四晶闸管CV4的阳极和第二组十二 脉动换流桥B2的低压输入端同时接地，第四晶闸管CV4的阴极并联连接第三晶闸管(^3的 阳极和第二LC串联谐振电路的输入端，第三晶闸管CV3的阴极、第二LC串联谐振电路的输 出端和第二组十二脉动换流桥B2的低压输出端并联连接直流母线负极。
[0017] 在一个优选的实施例中，第一 LC串联谐振电路包括第一电感Q和第一电容C i，第 一电感1^的一端作为第一 LC串联谐振电路的输入端，第一电感L ^勺另一端串联连接第一 电容Q的一端，第一电C i的另一端作为第一 LC串联谐振电路的输出端。
[0018] 在一个优选的实施例中，第二LC串联谐振电路包括第二电感L2和第二电容C 2，第 二电感1^的一端作为第二LC串联谐振电路的输入端，第二电感L 2的另一端串联连接第二 电容C2的一端，第二电容C 2的另一端作为第二LC串联谐振电路的输出端。
[0019] 在一个优选的实施例中，第一 LC串联谐振电路和第二LC串联谐振电路中电感L 和电容C大小可以根据设定的增加的关断时间tk决定：
[0021 ] 式中，L、C为两串联谐振电路中的Q、L2、Q、(：2的大小。
[0022] 下面通过具体实施例详细说明本实用新型的基于谐振分流回路的换相装置的实 现方法，包括以下内容：
[0023] 1)如图2所示，当站内控制保护系统监测到任一组十二脉动换流桥换相失败时， 在下一需要换相的桥臂（十二脉动换流桥中的其中一桥）换相前，触发第二晶闸阀CV2和第 四晶闸阀(^4使之导通，使得直流母线间的电压U d为第一电容C i和第二电容C 2进行充电， 使得待换相的桥臂两端承受反向电压。
[0024] 2)换相时，触发第一晶闸阀CK和第三晶闸阀CV 3使之导通，第一电容C i和第二 电容C2放电，该放电过程使得待换相的桥臂两端承受反压，顺利关断。如图3所示，其中， Vtl表示没有采用该桥路时，桥臂换相失败时没有有效的关断，Vtll表示采用该桥路时，桥 臂换相成功时的阀电压波形，此过程起到分解直流电流、减小换相角、增大关断角，从而改 善换相特性的作用。
[0025] 3)换相完成后，所有晶闸阀自然断开，为下一次改善换相做准备。
[0026] 上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺 等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均 不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【主权项】
1. 一种基于谐振分流回路的换相装置，其设置在两组十二脉动换流阀的一侧，其特征 在于：该换相装置包括平波电抗器、第一晶闽管、第二晶闽管、第一LC串联谐振电路、第S 晶闽管、第四晶闽管和第二LC串联谐振电路； 所述平波电抗器的输入端连接直流母线正极，所述平波电抗器的输出端并联连接所述 第一晶闽管的阳极、第一LC串联谐振电路的输入端和第一组十二脉动换流桥的高压输入 端，所述第一晶闽管的阴极和第一LC串联谐振电路的输出端并联连接所述第二晶闽管的 阳极，所述第二晶闽管的阴极和第一组十二脉动换流桥的高压输出端同时接地；所述第四 晶闽管的阳极和第二组十二脉动换流桥的低压输入端同时接地，所述第四晶闽管的阴极并 联连接所述第S晶闽管的阳极和第二LC串联谐振电路的输入端，所述第S晶闽管的阴极、 第二LC串联谐振电路的输出端和第二组十二脉动换流桥的低压输出端并联连接直流母线 负极。2. 如权利要求1所述的一种基于谐振分流回路的换相装置，其特征在于：所述第一LC 串联谐振电路包括第一电感和第一电容，所述第一电感的一端作为第一LC串联谐振电路 的输入端，所述第一电感的另一端串联连接所述第一电容的一端，所述第一电的另一端作 为所述第一LC串联谐振电路的输出端。3. 如权利要求1所述的一种基于谐振分流回路的换相装置，其特征在于：所述第二LC 串联谐振电路包括第二电感和第二电容，所述第二电感的一端作为所述第二LC串联谐振 电路的输入端，所述第二电感的另一端串联连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另 一端作为所述第二LC串联谐振电路的输出端。4. 如权利要求2所述的一种基于谐振分流回路的换相装置，其特征在于：所述第二LC 串联谐振电路包括第二电感和第二电容，所述第二电感的一端作为所述第二LC串联谐振 电路的输入端，所述第二电感的另一端串联连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另 一端作为所述第二LC串联谐振电路的输出端。5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种基于谐振分流回路的换相装置，其特征在于： 所述第一LC串联谐振电路和第二LC串联谐振电路中电感L和电容C大小根据设定的增加 的关断时间tk决定：式中，L、C为两串联谐振电路中的Li、Ls、Ci、Cs的大小。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于谐振分流回路的换相装置，其设置在两组十二脉动换流阀的一侧，平波电抗器的输入端连接直流母线正极，平波电抗器的输出端并联连接第一晶闸管的阳极、第一LC串联谐振电路的输入端和第一组十二脉动换流桥的高压输入端，第一晶闸管的阴极和第一LC串联谐振电路的输出端并联连接第二晶闸管的阳极，第二晶闸管的阴极和第一组十二脉动换流桥的高压输出端同时接地；第四晶闸管的阳极和第二组十二脉动换流桥的低压输入端同时接地，第四晶闸管的阴极并联连接第三晶闸管的阳极和第二LC串联谐振电路的输入端，第三晶闸管的阴极、第二LC串联谐振电路的输出端和第二组十二脉动换流桥的低压输出端并联连接直流母线负极。
【IPC分类】H02M7/521, H02M7/523
【公开号】CN205070834
【申请号】CN201520882461
【发明人】马为民, 李亚男, 许韦华, 魏晓光, 庞辉
【申请人】国家电网公司, 国网北京经济技术研究院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月6日