基于smc-vbc-vm的igbt换流阀阀控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高压柔性直流换流站IGBT换流阀阀控系统，特别是关于一种在高压柔性直流换流站中应用的基于SMC-VBC-VM的IGBT换流阀阀控系统。
【背景技术】
[0002]高压柔性直流输电做为一种新型的直流输电技术，是采用与常规直流输电工程采用晶闸管作为换流阀差异较大的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管、复合全控型电压驱动式功率半导体器件作为换流阀，具有自关断能力的全控型器件、开关速度快、频率高、损耗小的IGBT换流阀也是高压柔性直流换流站重要核心电气设备。
[0003]在基于MMC拓扑接线的IGBT换流阀柔性直流输电工程中，为了避免电流过大及急速上升造成对价格昂贵IGBT换流阀器件的损坏，对于由IGBT换流阀设备成套的IGBT换流阀控制、监视及保护的阀控系统有着苛刻的技术要求。
[0004]目前，高压柔性直流换流阀多数采用IGBT整流器作为基本单元，称为换流桥，一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实现高压柔性换流站交流变直流、直流变交流的输电功能。随着电力电子器件的进一步发展，高压柔性直流输电技术必将具有更广阔的应用范围和更好的发展前景，而IGBT换流阀阀控系统的可靠性对保障高压柔性直流输电系统IGBT换流阀的运行性能和安全性至关重要。但采用IGBT做为高压柔性直流输电工程换流阀的阀控系统设计目前还未形成相应的技术方案。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于SMC-VBC-VM的IGBT换流阀阀控系统，为高压柔性直流输电系统IGBT换流阀安全稳定运行提供保障。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种基于SMC-VBC-VM的IGBT换流阀阀控系统，其特征在于:它包括IGBT换流阀、IGBT换流阀子模块控制器、IGBT阀基控制设备和IGBT换流阀元件监控系统，所述IGBT换流阀内包括若干由IGBT管构成的子模块;所述IGBT换流阀子模块控制器分别与所述IGBT阀基控制设备、IGBT换流阀进行信息交互，所述IGBT换流阀子模块控制器用于接收所述IGBT阀基控制设备传输至的控制信息，并将该控制信息传输至所述IGBT换流阀内的各子模块;所述IGBT换流阀子模块控制器将检测到的所述IGBT换流阀内各子模块的运行状态信息传输至所述IGBT阀基控制设备;所述IGBT阀基控制设备将接收到的所述IGBT换流阀内各子模块的运行状态信息传输至所述IGBT换流阀元件监控系统，所述IGBT换流阀元件监控系统通过标准接口与现有高压柔性直流换流站直流控制保护系统直接连接进行信息交互，所述高压柔性直流换流站直流控制保护系统经所述IGBT换流阀元件监控系统、IGBT阀基控制设备为所述IGBT换流阀提供其所需的交流电压；所述IGBT换流阀元件监控系统将监测到的所述IGBT换流阀内各子模块状态信息传输至所述高压柔性直流换流站直流控制保护系统，所述高压柔性直流换流站直流控制保护系统根据出现故障的子模块数量向所述IGBT换流阀元件监控系统发出控制信息。
[0007]进一步，所述IGBT换流阀子模块控制器由若干子模块控制器构成，每一所述子模块控制器分别用于监测所述IGBT换流阀中一子模块的工作状态、接收所述IGBT阀基控制设备发出的控制信息，并将子模块的状态传输至所述IGBT阀基控制设备。
[OOO8 ] 进一步，所述IGB T阀基控制设备包括电流控制单元、桥臂汇总控制单元和桥臂分段控制单元，所述IGBT换流阀元件监控系统经所述电流控制单元与所述IGBT换流阀进行信息交互，所述电流控制单元经所述桥臂汇总控制单元与所述桥臂分段控制单元进行信息交互，所述桥臂分段控制单元与所述IGBT换流阀子模块控制器进行信息交互。
[0009]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型提出基于IGBT换流阀子模块控制器-1GBT阀基控制设备-1GBT换流阀元件监控系统分层、分布式结构的IGBT换流阀阀控系统，为高压柔性直流输电系统IGBT换流阀阀控系统提供较为成熟可靠的技术方案，为高压柔性直流输电系统IGBT换流阀安全稳定运行提供技术保障。2、本实用新型采用标准对外接口，通过IGBT换流阀元件监控系统与高压柔性直流换流站直流控制保护系统进行通讯，保障高压柔性直流IGBT换流阀的正常运行和故障时换流阀的安全退出，也方便换流站的后期运行维护工作。3、本实用新型IGBT阀基控制设备的保护策略分为子模块保护策略、阀段保护策略及整个IGBT换流阀层级保护策略等三级保护，针对桥臂电流和阀基控制设备自身状态进行了实时监控与保护，确保在阀基控制设备内部通信实现故障的情况下保证IGBT换流阀安全退出运行，避免对IGBT换流阀造成的损坏。本实用新型可以在高压柔性直流换流站中应用。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0012]如图1所示，本实用新型提供一种基于SMC-VBC-VM的IGBT换流阀阀控系统，其包括IGBT换流阀、IGBT换流阀子模块控制器、IGBT阀基控制设备VBC和IGBT换流阀元件监控系统VM，其中IGBT换流阀为现有装置，其内包括若干由IGBT管、二极管D和电容等元件构成的子模块。IGBT换流阀子模块控制器分别与IGBT阀基控制设备VBC、IGBT换流阀进行信息交互，IGBT换流阀子模块控制器用于接收IGBT阀基控制设备VBC传输至的控制信息，并将该控制信息传输至IGBT换流阀内的各子模块；IGBT换流阀子模块控制器将检测到的IGBT换流阀内各子模块的运行状态信息传输至IGBT阀基控制设备VBC ο IGBT阀基控制设备VBC设置在换流站二次设备室内，将接收到的IGBT换流阀内各子模块的运行状态信息传输至IGBT换流阀元件监控系统VM，IGBT换流阀元件监控系统VM用于监测IGBT换流阀内各子模块中各IGBT管的开通与关断次数以及IGBT管平均通断频率与导通时间，并根据该导通次数、频率和时间判断各个IGBT管或其它相关元件的异常或损坏;在所有的冗余子模块全部损坏后，IGBT换流阀元件监控系统VM将发出警报。IGBT换流阀元件监控系统VM通过标准接口与现有高压柔性直流换流站直流控制保护系统直接连接进行信息交互，由高压柔性直流换流站直流控制保护系统经IGBT换流阀元件监控系统VM、IGBT阀基控制设备VBC为IGBT换流阀提供其所需的交流电压；IGBT换流阀元件监控系统VM将监测到的IGBT换流阀内各子模块状态信息传输至高压柔性直流换流站直流控制保护系统，高压柔性直流换流站直流控制保护系统根据出现故障的子模块数量向IGBT换流阀元件监控系统VM发出控制信息，若出现故障的子模块数量超过冗余子模块数则发出换流阀闭锁信息，以保障IGBT换流阀安全退出运行，大大减少了故障范围和IGBT换流阀更严重故障带来的经济损失。
[0013]上述实施例中，IGBT换流阀子模块控制器具备过流保护、IGBT驱动故障保护、取能电源故障保护、过电压保护、光通讯保护及电压采集通路故障保护等保护功能，其由若干SMC(Sub Module Controller,子模块控制器)构成，每一