一种柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元及控制方法与流程

1.本发明属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元及控制方法。


背景技术：

2.目前多个柔直换流阀工程均采用旁路晶闸管作为子模块的过压保护器件，旁路晶闸管反并联在子模块电源输入端口，由旁路晶闸管触发单元控制其工作工程。当子模块发生过压故障时，旁路晶闸管被反向击穿，处于短路状态，将子模块从主回路中旁路；当子模块发生过流故障时，旁路晶闸管接收旁路晶闸管触发单元的触发命令正向导通，从而对续流二极管的电流进行分流，保护续流二极管不被过流击穿。目前，工程所使用的旁路晶闸管触发单元均集成在子模块控制板上，其工作逻辑受子模块控制板上fpga控制，并采用隔离变压器进行能量传递，由隔离变压器副边侧通过电缆连接至旁路晶闸管，以触发晶闸管导通。该方式将电连接引至子模块控制板上，在运行过程中易出现电磁干扰影响子模块控制板的正常工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元及控制方法，降低电磁干扰对子模块控制板的影响，降低运维难度及运维成本，提高柔直换流阀子模块的运行可靠性。
4.为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
5.一种柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元，包括通过光纤与柔直换流阀子模块控制板连接的光收发器，光收发器的光接收和光发射通信采用同一个接口，所述光收发器的光接收端连接脉冲发生器，脉冲发生器输出固定脉冲宽度的触发波形信号给门极脉冲放大模块，门极脉冲放大模块用于对门极脉冲进行功率放大，门极脉冲放大模块经过门极连接器连接旁路晶闸管，旁路晶闸管与柔直换流阀子模块之间反并联连接；所述光收发器的光发射端经过取能模块连接电源连接器，取能模块设置隔离变压器实现取能部分与门极触发部分的电压隔离。
6.作为本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的一种优选方案，所述光收发器的光发射端与取能模块之间设置有欠压检测模块，欠压检测模块能够实时检测取能部分的电压且与所设置的电压阈值进行比较，当取能部分的电压小于所设置的电压阈值时，旁路晶闸管会发送回报信号至柔直换流阀子模块控制板。
7.作为本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的一种优选方案，所述的光收发器与柔直换流阀子模块控制板采用裸纤插入连接并进行锁紧固定，无需连接器。
8.作为本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的一种优选方案，所述的脉冲发生器采用单稳态电路进行设计，不配置可编程逻辑器件，仅采用阻容器件进行定时。
9.作为本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的一种优选方案，所述的电源连接
器通过柔直换流阀子模块的高电位取能电源进行供电。
10.作为本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的一种优选方案，所述的旁路晶闸管在过压故障情况下反向击穿实现对柔直换流阀子模块进行旁路，所述的旁路晶闸管在过流故障情况下正向转折实现对柔直换流阀子模块中的续流二极管进行分流。
11.本发明还提供一种所述柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的控制方法，包括以下步骤：
12.光收发器通过光纤与柔直换流阀子模块控制板进行通信，柔直换流阀子模块控制板下发控制指令，首先脉冲发生器产生固定脉冲宽度的触发波形信号并发送给门极脉冲放大模块，门极脉冲放大模块对门极脉冲进行功率放大，通过门极连接器将功率放大后的门极脉冲送至旁路晶闸管的门极使旁路晶闸管导通。
13.作为本发明控制方法的一种优选方案，所述的旁路晶闸管由柔直换流阀子模块的高电位取能电源进行供电，通过取能模块的隔离变压器使取能部分与门极触发部分的电压隔离，在欠压检测模块上设定欠压检测阈值，由欠压检测模块实时检测取能部分的电压且与所设置的电压阈值进行比较，当取能部分的电压小于所设置的电压阈值时，旁路晶闸管触发单元会发送回报信号至柔直换流阀子模块控制板，反馈故障情况。
14.相较于现有技术，本发明有如下的有益效果：以往柔直换流阀子模块旁路开关的触发方式，旁路晶闸管作为旁路开关失效后的最后一级旁路方式，一般都是集成在柔直换流阀子模块控制板上，容易受到电磁环境的影响，不利于换流阀的稳定运行。本发明提出的柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元为分立式结构，与子模块控制板之间的通信通过光纤进行，可大大降低子模块控制板的集成度，同时降低电磁干扰对子模块控制板的影响，若旁路晶闸管触发单元发生故障，则只需更换相应部件即可，无需更换子模块控制板，能够很大程度降低运维难度及运维成本。传统的旁路晶闸管触发单元集成在柔直换流阀子模块控制板上，采用脉冲变压器进行隔离，脉冲变压器的电感会抑制触发脉冲的电流上升率，而本发明的取能单元设置隔离变压器，门极触发脉冲不受变压器电感的影响，可确保旁路晶闸管可靠导通。
15.进一步的，本发明的取能模块设置了欠压检测模块，通过欠压检测模块能够实时检测取能部分的电压并与所设置的电压阈值进行比较，当取能部分的电压小于所设置的电压阈值时，旁路晶闸管会发送回报信号至柔直换流阀子模块控制板，及时获知故障情况。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的结构示意图；
18.附图中：1
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电源连接器；2
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光收发器；3
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取能模块；4
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光接收端；5
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光发射端；6
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脉冲发生器；7
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门极脉冲放大模块；8
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欠压检测模块；9
‑
门极连接器。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.参见图1，本发明提出一种柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元，包括通过光纤与柔直换流阀子模块控制板连接的光收发器2，光收发器2的光接收和光发射通信采用同一个接口，光收发器2与柔直换流阀子模块控制板可以采用裸纤插入连接并进行锁紧固定，光纤连接无需连接器，可以大大的节省成本及使用空间。光收发器2的光接收端4连接脉冲发生器6，脉冲发生器6输出固定脉冲宽度的触发波形信号给门极脉冲放大模块7，脉冲发生器6采用单稳态电路进行设计，无需配置可编程逻辑器件，仅采用阻容器件进行定时，门极脉冲放大模块7用于对门极脉冲进行功率放大，以充分可靠地触发晶闸管导通，门极脉冲放大模块7经过门极连接器9连接旁路晶闸管，旁路晶闸管与柔直换流阀子模块之间反并联连接。旁路晶闸管在过压故障情况下反向击穿实现对柔直换流阀子模块进行旁路，在过流故障情况下正向转折实现对柔直换流阀子模块中的续流二极管进行分流。光收发器2的光发射端5经过取能模块3连接电源连接器1，取能模块3设置隔离变压器实现取能部分与门极触发部分的电压隔离。光收发器2的光发射端5与取能模块3之间设置有欠压检测模块8，欠压检测模块8能够实时检测取能部分的电压且与所设置的电压阈值进行比较，当取能部分的电压小于所设置的电压阈值时，旁路晶闸管触发单元会发送回报信号至柔直换流阀子模块控制板。
21.本发明柔直换流阀用旁路晶闸管触发单元的控制方法，包括以下步骤：
22.光收发器2通过光纤与柔直换流阀子模块控制板进行通信，柔直换流阀子模块控制板下发控制指令，首先脉冲发生器6产生固定脉冲宽度的触发波形信号并发送给门极脉冲放大模块7，门极脉冲放大模块7对门极脉冲进行功率放大，通过门极连接器9将功率放大后的门极脉冲送至旁路晶闸管的门极使旁路晶闸管导通。其中，所述的旁路晶闸管由柔直换流阀子模块的高电位取能电源进行供电，通过取能模块3的隔离变压器使取能部分与门极触发部分的电压隔离，在欠压检测模块8上设定欠压检测阈值，由欠压检测模块8实时检测取能部分的电压且与所设置的电压阈值进行比较，当取能部分的电压小于所设置的电压阈值时，旁路晶闸管触发单元会发送回报信号至柔直换流阀子模块控制板，反馈故障情况。
23.旁路晶闸管由柔直换流阀子模块中的高电位取能电源进行供电，其接地点为柔直换流阀子模块高压电容负端，由于旁路晶闸管是反并联的连接在柔直换流阀子模块当中的，其阴极位于柔直换流阀子模块中下管的集电极，当柔直换流阀子模块处于工作状态时，二者之间有较高的电位差，因此，本发明通过设置隔离电源将取能部分与门极触发部分进行隔离。
24.以上结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以对其进行各种修改和组合。相应地，以上说明书及说明书附图的内容仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，这些修改和变型也属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。