一种柔直功率模块的冗余旁路电路的制作方法

1.本发明属于柔性直流输电领域，具体涉及一种柔直功率模块的冗余旁路电路。


背景技术：

2.模块化多电平电压源换流器高压直流输电(modular multilevel converter based hvdc，mmc-hvdc)技术是一种新型的电压源换流器直流输电技术，mmc换流阀每桥臂由多个子模块串联构成，每个子模块都设计有旁路保护功能，配置了一套旁路开关设备，在功率模块出现故障后可以快速旁路隔离，避免故障扩大造成换流阀系统跳闸停机，影响输电系统的稳定性，其旁路开关合闸的驱动回路变得非常重要。但在旁路开关驱动电路应用中，出现因控制信号中断、旁路线圈无储能供电等问题，造成功率模块故障时旁路开关无法有效驱动，出现拒动的严重问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种柔直功率模块的冗余旁路电路，从旁路开关的控制信号、旁路驱动、储能供电和励磁线圈四个方面进行了冗余设置；既可保证功率模块的旁路开关合闸，同时，主旁路回路与冗余旁路回路相互独立，抗干扰能力强，提高了功率模块旁路的可靠性，为柔直换流阀功率模块的运行奠定有效的保障基础。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种柔直功率模块的冗余旁路电路，包括功率模块的直流电容c、取能电源1、旁路驱动板2、旁路开关s、分压电阻、本地模块控制板3、临近模块控制板4，所述取能电源1的输入侧并联在直流电容c两端，取能电源1的输出侧连接旁路驱动板2，分压电阻连接于直流电容c两端，起到直流电容c放电作用，旁路驱动板2通过光信号与本地模块控制板3、临近模块控制板4通讯。
6.所述旁路驱动板2包含第一储能电容c1与第一驱动开关q1串联，第二储能电容c2与第二驱动开关q2串联；所述旁路开关s包括第一励磁线圈l1和第二励磁线圈l2，任一励磁线圈通电即可保证旁路开关合闸；所述分压电阻包含第一电阻r1和第二电阻r2；
7.所述旁路驱动板2的第一储能电容c1和第一驱动开关q1与旁路开关s的第一励磁线圈l1串联，构成主旁路回路；所述旁路驱动板2的第二储能电容c2和第二驱动开关q2与旁路开关s的第二励磁线圈l2串联，构成冗余旁路回路；
8.所述旁路驱动板2与本地模块控制板3、邻近模块控制板通讯4，通过光纤相连，提高控制指令的抗电磁干扰能力。
9.所述取能电源1的输出侧并联在旁路驱动板2的第一储能电容c1两端，为主旁路回路供电；所述分压电阻包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1和第二电阻r2串联后并联在直流电容c两端，第二电阻r2并联在第二储能电容c2两端，为冗余旁路回路供电。
10.所述柔直功率模块包括半桥功率模块和柔直全桥功率模块。
11.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
12.本发明提供一种柔直功率模块的冗余旁路电路，从旁路开关的控制信号、旁路驱动、储能供电和励磁线圈四个方面进行了冗余设置，任一线圈的旁路回路工作后，即可保证功率模块的旁路开关合闸。在本功率模块控制板异常情况下，可通过邻近功率模块控制板下发旁路控制信号，主旁路回路与冗余旁路回路相互独立，抗干扰能力强，非常有效的提高了功率模块旁路的可靠性，为柔直换流阀功率模块的运行奠定保障基础。
附图说明
13.图1是本发明功率模块冗余旁路原理图。
14.其中，1、取能电源；2、旁路驱动板；3、本地模块控制板；4、临近模块控制板；s、旁路开关；c、直流电容；c1、第一储能电容；c2、第二储能电容；q1、第一驱动开关；q2、第二驱动开关；r1、第一电阻；r2、第二电阻；l1、第一励磁线圈；l2、第二励磁线圈。
具体实施方式
15.下面结合附图，对本发明做进一步详细说明：
16.参见图1，一种柔直功率模块的冗余旁路电路，包括功率模块的直流电容c、取能电源1、旁路驱动板2、旁路开关s、分压电阻、本地模块控制板3、临近模块控制板4，所述取能电源1的输入侧并联在直流电容c两端，取能电源1的输出侧连接旁路驱动板2，分压电阻连接于直流电容c两端，起到直流电容c放电作用，旁路驱动板2通过光信号与本地模块控制板3、临近模块控制板4通讯。
17.所述旁路驱动板2包含第一储能电容c1与第一驱动开关q1串联，第二储能电容c2与第二驱动开关q2串联；所述旁路开关s包括第一励磁线圈l1和第二励磁线圈l2，任一励磁线圈通电即可保证旁路开关合闸；所述分压电阻包含第一电阻r1和第二电阻r2；
18.所述旁路驱动板2的第一储能电容c1和第一驱动开关q1与旁路开关s的第一励磁线圈l1串联，构成主旁路回路；所述旁路驱动板2的第二储能电容c2和第二驱动开关q2与旁路开关s的第二励磁线圈l2串联，构成冗余旁路回路；
19.所述旁路驱动板2与本地模块控制板3、邻近模块控制板通讯4，通过光纤相连，提高控制指令的抗电磁干扰能力。
20.所述取能电源1的输出侧并联在旁路驱动板2的第一储能电容c1两端，为主旁路回路供电；所述分压电阻包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1和第二电阻r2串联后并联在直流电容c两端，第二电阻r2并联在第二储能电容c2两端，为冗余旁路回路供电。
21.所述柔直功率模块包括半桥功率模块和柔直全桥功率模块。
22.本发明工作原理为：
23.柔直功率模块中，第一储能电容c1、第一驱动开关q1和第一励磁线圈l1构成主旁路电路，第二储能电容c2、第二驱动开关q2和第二励磁线圈l2构成冗余旁路电路，主旁路回路或冗余旁路回路中任一励磁线圈通电即可保证旁路开关合闸；分压电阻中第一电阻r1和第二电阻r2串联后与直流电容并联；取能电源1输入端并联在直流电容c两端，输出端为主旁路电路的第一储能电容c1供电；分压电阻中第一电阻r1和第二电阻r2串联点为冗余旁路电路的第二储能电容c2供电。
24.上述实施方式仅是简单的说明，其它任何未背离本发明的等效方法都包含在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种柔直功率模块的冗余旁路电路，包括功率模块的直流电容(c)、取能电源(1)、旁路驱动板(2)、旁路开关(s)、分压电阻、本地模块控制板(3)及临近模块控制板(4)，其特征在于：所述取能电源(1)的输入侧并联在直流电容(c)两端，取能电源(1)的输出侧连接旁路驱动板(2)，分压电阻连接于直流电容(c)两端，起到直流电容(c)放电作用，旁路驱动板(2)通过光信号与本地模块控制板(3)、临近模块控制板(4)通讯。2.根据权利要求1所述的一种柔直功率模块的冗余旁路电路，其特征在于：所述旁路驱动板(2)包含第一储能电容(c1)与第一驱动开关(q1)串联，第二储能电容(c2)与第二驱动开关(q2)串联；所述旁路开关(s)包括第一励磁线圈(l1)和第二励磁线圈(l2)，任一励磁线圈通电即可保证旁路开关合闸；所述分压电阻包含第一电阻(r1)和第二电阻(r2)。3.根据权利要求1所述的一种柔直功率模块的冗余旁路电路，其特征在于：所述旁路驱动板(2)的第一储能电容(c1)和第一驱动开关(q1)与旁路开关(s)的第一励磁线圈(l1)串联，构成主旁路回路；所述旁路驱动板(2)的第二储能电容(c2)和第二驱动开关(q2)与旁路开关(s)的第二励磁线圈(l2)串联，构成冗余旁路回路。4.根据权利要求1所述的一种柔直功率模块的冗余旁路电路，其特征在于：所述旁路驱动板(2)与本地模块控制板(3)、邻近模块控制板(4)的通讯，通过光纤相连。5.根据权利要求1所述的一种柔直功率模块的冗余旁路电路，其特征在于：所述取能电源(1)的输出侧并联在旁路驱动板(2)的第一储能电容(c1)两端，为主旁路回路供电；所述分压电阻包括第一电阻(r1)和第二电阻(r2)，第一电阻(r1)和第二电阻(r2)串联后并联在直流电容(c)两端，第二电阻(r2)并联在第二储能电容(c2)两端，为冗余旁路回路供电。6.根据权利要求1所述的一种柔直功率模块的冗余旁路电路，其特征在于：所述柔直功率模块包括半桥功率模块和柔直全桥功率模块。

技术总结
一种柔直功率模块的冗余旁路电路，包括功率模块的直流电容、取能电源、旁路驱动板、旁路开关、分压电阻、本地模块控制板、临近模块控制板，所述取能电源的输入侧并联在直流电容两端，取能电源的输出侧连接旁路驱动板，分压电阻连接于直流电容两端，起到直流电容放电作用，旁路驱动板通过光信号与本地模块控制板、临近模块控制板通讯；柔直功率模块中，主旁路回路或冗余旁路回路中任一励磁线圈通电即可保证旁路开关合闸；分压电阻中第一电阻和第二电阻串联后与直流电容并联；取能电源输出为主旁路电路的储能电容供电；分压电阻和串联点为冗余旁路电路的储能电容供电；本发明为柔直功率模块提供主旁路回路和冗余旁路回路，相互独立，抗干扰能力强，非常有效的提高了功率模块旁路的可靠性，为柔直换流阀功率模块的运行奠定保障基础。定保障基础。定保障基础。


技术研发人员：谢文杰 盛俊毅 蔺广科
受保护的技术使用者：特变电工新疆新能源股份有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/3/25