专利名称：一种新型换流阀阻尼参数设计方法
技术领域：
本发明属于电力电子领域，及高压直流输电换流阀电气设计领域，具体涉及换流 阀阻尼电容、阻尼电阻电气参数设计方法。
背景技术：
换流阀实际工作电路包括交流电力系统、换流变压器、桥式换流电路、平波电抗 器、直流线路。6个换流阀组成6脉动三相桥式换流电路，两个6脉动换流电路串联可以 组成12脉动换流电路；晶闸管是换流阀的核心开关器件，此外，为了限制晶闸管开通过程 中电流上升速率，换流阀中配有饱和电抗器；为了防止换流阀承受过电压，换流阀两端并联 有避雷器；为了抑制换流阀两端出现的换相过冲电压，换流阀晶闸管两端并联有RC阻尼回 路；根据换流阀实际工作电路和换流阀本身包含的器件，搭建换流阀仿真电路如附
图1所
7J\ ο当换流阀承受反向电压时，晶闸管正向电流过零，晶闸管阻断能力开始恢复，在晶 闸管阻断能力恢复的过程中，换流变压器漏电抗会产生很高的感应电压，感应电压与反向 电压叠加施加在换流阀两端，会使晶间管承受过高的电压应力；此外，感应电压还会引起阀 避雷器频繁动作，使避雷器漏电流过大，过大的避雷器漏电流使避雷器过热，严重时可能导 致避雷器烧毁；当换流阀触发角接近90°时，换流阀将承受最为严重的过电压。为了抑制换流阀两端的过电压，需要给晶闸管两端并联RC阻尼回路，RC阻尼回路 利用了电容两端电压不突变的特性；RC阻尼参数不能随便选取，若阻尼电容值过小，则不 能起到抑制过电压的作用；若阻尼电容值过大，则会在阻尼电阻上引起过大的阻尼损耗，增 大换流阀的运行成本。ABB Design of RC Snubbers for Phase Control Applications Φ RC 的设计方法是通过大量试验，得出I、^^和V^/^的多组关系曲线，其中Qct ；晶闸管存储电荷；Cs:阻尼电容设计值；Ve 晶闸管关断时承受的反向电压；Rs阻尼电阻值；Lc 晶闸管工作电路电感值；Vem 晶闸管承受的最大反向电压。这种方法可以根据晶闸管所处在的工作电路和晶闸管参数表得出所要设计的Vkm/ Vk对应的Cs和民值，这种方法的最大优点是可以方便快捷地选择阻尼电容和阻尼电阻值， 但是精确性不高，而且关系曲线的获得需要进行大量的试验，不同的应用场合下，晶闸管所 处的工作电路差异很大，可能需要针对特定的工作电路设计特定的试验，这将花费很大成 本。所以上述方法最大的缺点是实用性不强。本发明提出的方法针对RC阻尼回路在换流阀中的作用，通过仿真的方法确定阻尼参数，阻尼参数的设计结果精确，操作过程简易可行。
发明内容
为了解决换流阀晶闸管RC阻尼参数的设计问题，本发明提供了一种新型换流阀 阻尼参数设计方法。根据换流阀实际工作电路搭建换流阀仿真模型，仿真模型可以模拟换 流阀两端出现的最大反向电压；在换流阀晶闸管两端并联阻尼电路，利用电容电压不突变 的特性抑制换流阀承受的反向过冲电压，阻尼电容的取值按照大角度运行限制晶闸管过电 压、正常运行限制避雷器漏电流的原则确定，同时尽可能减小阻尼电容取值以减少阻尼回 路损耗；阻尼电阻参数的确定依据是可以抑制变压器漏抗与阻尼电容组成的电气回路的 震荡。依据本发明的一种新型换流阀阻尼参数设计方法，根据换流阀实际工作电路搭建 换流阀仿真模型，仿真模型模拟换流阀两端出现的最大反向电压；在换流阀晶闸管两端并 联阻尼电路，利用电容电压不突变的特性抑制换流阀承受的反向过冲电压，阻尼电容的取 值按照大角度运行限制晶闸管过电压、正常运行限制避雷器漏电流的原则确定，同时尽可 能减小阻尼电容取值以减少阻尼回路损耗；阻尼电阻参数的确定依据是能够抑制变压器 漏抗与阻尼电容组成的电气回路的震荡；所述换流阀实际工作电路包括交流电力系统、换流变压器、桥式换流电路、平波电 抗器、和直流线路；6个换流阀组成6脉动三相桥式换流电路，两个6脉动换流电路串联可 组成12脉动换流电路；晶闸管是换流阀的核心开关器件；为了限制晶闸管开通过程中电流 上升速率，换流阀中还配有饱和电抗器；为了防止换流阀承受过电压，换流阀两端并联有避 雷器；为了抑制换流阀两端出现的换相过冲电压，换流阀晶闸管两端并联有RC阻尼回路， 所述RC阻尼回路由电阻和电容组成，等效为一个电阻和一个电容的串联结构；根据换流阀 实际工作电路和换流阀本身包含的器件，搭建换流阀仿真电路。其中，所述RC阻尼回路中的阻尼电容的选取步骤为(1)将换流变压器的最大线电压值输入换流阀实际工作电路的仿真电路；(2)将仿真电路触发角调节到接近90° ；(3)初步确定一个阻尼电容值Ctl和阻尼电阻值R0 ；(4)运行仿真电路并且设ka。换流阀交流均压系数；Nt 换流阀单阀晶闸管串联数；Vm 晶闸管反向 重复电压峰值；若阀两端最大反向电压Uval满足
权利要求
1.一种新型换流阀阻尼参数设计方法，其特征在于根据换流阀实际工作电路搭建换 流阀仿真模型，仿真模型模拟换流阀两端出现的最大反向电压；在换流阀晶闸管两端并联 阻尼电路，利用电容电压不突变的特性抑制换流阀承受的反向过冲电压，阻尼电容的取值 按照大角度运行限制晶闸管过电压、正常运行限制避雷器漏电流的原则确定，同时尽可能 减小阻尼电容取值以减少阻尼回路损耗；阻尼电阻参数的确定依据是能够抑制变压器漏 抗与阻尼电容组成的电气回路的震荡；所述换流阀实际工作电路包括交流电力系统、换流变压器、桥式换流电路、平波电抗 器、和直流线路；6个换流阀组成6脉动三相桥式换流电路，两个6脉动换流电路串联可组 成12脉动换流电路；晶闸管是换流阀的核心开关器件；为了限制晶闸管开通过程中电流上 升速率，换流阀中还配有饱和电抗器；为了防止换流阀承受过电压，换流阀两端并联有避雷 器；为了抑制换流阀两端出现的换相过冲电压，换流阀晶闸管两端并联有RC阻尼回路，所 述RC阻尼回路由电阻和电容组成，等效为一个电阻和一个电容的串联结构；根据换流阀实 际工作电路和换流阀本身包含的器件，搭建换流阀仿真电路。
2.如权利要求1所述的换流阀阻尼参数设计方法，其特征在于所述RC阻尼回路中的阻 尼电容的选取步骤为(1)将换流变压器的最大线电压值输入换流阀实际工作电路的仿真电路；(2)将仿真电路触发角调节到接近90°；(3)初步确定一个阻尼电容值Ctl和阻尼电阻值Rtl；(4)运行仿真电路并且设ka。换流阀交流均压系数；Nt 换流阀单阀晶闸管串联数；Vkkm 晶闸管反向重复 电压峰值；若阀两端最大反向电压Uval满足 、0-9Nt XVrrmU、，」·>则增大阻尼电容值，继续运行仿真电路，若Uval满足 “HcXNtXVmm则减小阻尼电容值，继续运行仿真电路，直至满足 O-SNtXVmm^ O^xFflw^k- val ^k-；KacKac(5)将触发角降低到正常运行最大触发角，运行仿真电路，设避雷器起始动作电压Uar-οη'若 Uval iii 足 Uyal〉Uar—on贝U增大阻尼电容值，继续运行仿真电路，若Uval满足 Uvai < 0. 9Uar_on则减小阻尼电容值，继续运行仿真电路，直至满足0. 9Uar_。n < Uval < 0. 95Uar_。n此时的阻尼电容值Cf就是满足要求的阻尼电容值。
3.如权利要求1或2所述的换流阀阻尼参数设计方法，其特征在于所述为了抑制变压器漏抗与阻尼电容组成的电气回路的震荡，对于每个阻尼电容的取值，都有一个阻尼电阻 值的取值与之对应，其值为其中C:阻尼电容值；Lt 换流变压器漏抗折算到晶闸管级的值，Lt = Lu/Nt。
全文摘要
本发明提供了一种新型换流阀阻尼参数设计方法。根据换流阀实际工作电路搭建换流阀仿真模型，仿真模型可以模拟换流阀两端出现的最大反向电压；在换流阀晶闸管两端并联阻尼电路，利用电容电压不突变的特性抑制换流阀承受的反向过冲电压，阻尼电容的取值按照大角度运行限制晶闸管过电压、正常运行限制避雷器漏电流的原则确定，同时尽可能减小阻尼电容取值以减少阻尼回路损耗；阻尼电阻参数的确定依据是可以抑制变压器漏抗与阻尼电容组成的电气回路的震荡。
文档编号H02M7/162GK102136807SQ20111005449
公开日2011年7月27日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者张静, 温家良, 魏晓光 申请人:中国电力科学研究院