一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及检测领域，尤其涉及一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路。


背景技术：

2.基于mmc(modular multilevel converter,模块化多电平换流器)的柔性直流输电系统控制灵活，能够实现有功、无功的独立解耦控制，在大规模分布式新能源并网、城市供电、孤岛供电、电网黑启动、多端直流联网、弱系统联网等领域具有很大市场应用前景。目前国内已有多个mmc拓扑结构应用工程。
3.目前柔性直流输电系统中mmc拓扑结构的换流阀设备均具有容错机制，即配置一定比例的子模块。工程中只要故障子模块被可靠旁路且被旁路子模块个数不超过所设置冗余数，系统能够可靠安全运行。
4.目前工程中柔直换流阀的电容容值尚无监测，其容值衰减至一定程度(一般认为10％)即认为失效。电容发生失效后，其对换流阀安全稳定运行构成威胁，甚至引起系统跳闸，大大降低了柔性直流输电系统运行的可靠性与可用率。
5.因此，研究子模块直流电容故障在线检测电路十分必要，具有重大工程实用价值。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，以目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。
7.一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，柔直换流阀子模块包括旁路晶闸管thy、机械式旁路开关k、第一开关管t1、第二开关管t2、均压电阻、直流电容及与中控板，所述的旁路晶闸管器件thy与半桥桥口反向连接，机械式旁路开关k与旁路晶闸管thy并联连接，所述的第二开关管t2与机械式旁路开关k并联，第一开关管t1与第二开关管t2串联后与电容并联，所述的中控板与第一开关管t1与第二开关管t2的门极相连；在线检测电路包括第三开关管t3及震荡电感，所述的第三开关管t3与震荡电感并联后与均压电阻串联，之后与直流电容并联；所述的中控板与第三开关管t3相连以控制第三开关管的通断。本技术方案在原子模块的电路中嵌入第三开关管t3和震荡电感，从而来实现对电容的在线检测。通过及时旁路故障子模块，确保柔直换流阀的可靠运行。有效解决了电容容值无法在线监测问题，提高了柔直系统的工程可靠性与可用率。
8.作为优选技术手段：所述的中控板与直流电容并联，中控板通过光纤连接至第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3的触发极。
9.作为优选技术手段：所述的第三开关管t3为无法反向承压的全控型器件。
10.作为优选技术手段：第三开关管t3为三极管、igct或iegt。
11.有益效果：本技术方案在原子模块的电路中嵌入第三开关管t3和震荡电感，从而
来实现对电容的在线检测。通过及时旁路故障子模块，确保柔直换流阀的可靠运行。有效解决了电容容值无法在线监测问题，提高了柔直系统的工程可靠性与可用率。
附图说明
12.图1是本实用新型的柔性直流输电mmc换流阀拓扑结构图。
13.图2是本实用新型的子模块电容测量电路图。
具体实施方式
14.以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
15.柔性直流输电mmc换流阀拓扑结构如附图1所示，换流阀由三相6个桥臂组成，每个桥臂又由n个功率单元sm和一个相电抗器larm串联成。其中，每个桥臂上的功率单元sm的个数由工程的电压等级及功率器件等条件决定，不同的工程n的值不同。
16.mmc换流阀内部所有子模块均应用本实用新型所提供的子模块电容测量回路拓扑结构。按照是否正在开展电容容值在线监测，划分桥臂内模块为“非监测模块”和“监测模块”。
17.对于非监测模块，中控板确保开关管t3处于导通状态，参与子模块的正常均压排序与投切。对于“监测模块”，中控板使开关管t2保持导通状态、保持开关管t1关断状态，进入“监测模块”状态，处于切除状态。
18.一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，柔直换流阀子模块包括旁路晶闸管thy、机械式旁路开关k、第一开关管t1、第二开关管t2、均压电阻、直流电容及与中控板，所述的旁路晶闸管器件thy与半桥桥口反向连接，机械式旁路开关k与旁路晶闸管thy并联连接，所述的第二开关管t2与机械式旁路开关k并联，第一开关管t1与第二开关管t2串联后与电容并联，所述的中控板与第一开关管t1与第二开关管t2的门极相连；在线检测电路包括第三开关管t3及震荡电感，所述的第三开关管t3与震荡电感并联后与均压电阻串联，之后与直流电容并联；所述的中控板与第三开关管t3相连以控制第三开关管的通断。本技术方案在原子模块的电路中嵌入第三开关管t3和震荡电感，从而来实现对电容的在线检测。通过及时旁路故障子模块，确保柔直换流阀的可靠运行。有效解决了电容容值无法在线监测问题，提高了柔直系统的工程可靠性与可用率。
19.作为优选技术手段：所述的中控板与直流电容并联，中控板通过光纤连接至第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3的触发极。
20.所述的第三开关管t3为无法反向承压的全控型器件。第三开关管t3为三极管、igct或iegt。
21.在本技术方案中：
22.中控板主要用途为监测电容两端电压、控制开关管t1、t2、t3投切。
23.开关管t1、t2与直流电容器构成半桥，实现模块投切。
24.开关管t3主要用途为通过控制开关管t3，实现谐振电感投入、切除。
25.谐振电感与放电电阻、直流电容组成rlc回路，使得电容放电发生震荡。本技术方案可以通过放电时间常数及震荡周期得到电容容值。
26.以上图1、2所示的一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路是本实用新
型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。


技术特征：
1.一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，柔直换流阀子模块包括旁路晶闸管thy、机械式旁路开关k、第一开关管t1、第二开关管t2、均压电阻、直流电容及与中控板，所述的旁路晶闸管器件thy与半桥桥口反向连接，机械式旁路开关k与旁路晶闸管thy并联连接，所述的第二开关管t2与机械式旁路开关k并联，第一开关管t1与第二开关管t2串联后与电容并联，所述的中控板与第一开关管t1与第二开关管t2的门极相连；其特征在于：在线检测电路包括第三开关管t3及震荡电感，所述的第三开关管t3与震荡电感并联后与均压电阻串联，之后与直流电容并联；所述的中控板与第三开关管t3相连以控制第三开关管的通断。2.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，其特征在于：所述的中控板与直流电容并联，中控板通过光纤连接至第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3的触发极。3.根据权利要求2所述的一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，其特征在于：所述的第三开关管t3为无法反向承压的全控型器件。4.根据权利要求3所述的一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，其特征在于：第三开关管t3为三极管、igct或iegt。

技术总结
本实用新型公开了一种柔直换流阀子模块直流电容故障在线检测电路，涉及检测领域。本实用新型包括第三开关管T3及震荡电感，所述的第三开关管T3与震荡电感并联后与均压电阻串联，之后与直流电容并联；所述的中控板与第三开关管T3相连以控制第三开关管的通断。本技术方案在原子模块的电路中嵌入第三开关管T3和震荡电感，从而来实现对电容的在线检测。通过及时旁路故障子模块，确保柔直换流阀的可靠运行。有效解决了电容容值无法在线监测问题，提高了柔直系统的工程可靠性与可用率。高了柔直系统的工程可靠性与可用率。高了柔直系统的工程可靠性与可用率。


技术研发人员：詹志雄 段天元 戴杰 杨勇 许琤 李剑波 傅乐伟 袁杰 马浩鹏 张魏晶 余伟 许鑫 田曜荣 郭安琪 王帅卿 张磊 户永杰
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/4/5