專利名稱：電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器的制作方法
技術領域：
在本實用新型屬于電力系統(tǒng)高壓直流輸電技術領域，具體涉及高壓直流輸電的換流器的結構。
背景技術：
在高壓直流輸電通過換流器將交流電變換成直流后，經(jīng)長距離高壓直流輸電線路輸送到受電端，再通過換流器將直流電變換成交流電供用戶使用。因此，高壓直流輸電的換流器是高壓直流輸電不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓直流輸電網(wǎng)與交流輸電網(wǎng)互聯(lián)運行的趨勢也不斷擴大，為了提高電力系統(tǒng)的輸電效率，較少無功損耗，保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行，研制高壓直流輸電的換流器是非常重要的課題。現(xiàn)有高壓直流輸電換流器，如現(xiàn)使用的三相可控硅全波換流器，主要為一個三相可控硅全波換流電路。該換流器的主要缺點是:1、在暫態(tài)情況下，三相可控硅換流器的換相重疊角將可能大幅度增加，以至于不能在交流電壓的正半周期結束之前完成換相過程，或者沒能剩下足夠時間使可控硅換流器恢復阻斷能力，從而造成換相失敗的發(fā)生。2、當在同一交流系統(tǒng)中同時接入多條直流輸電線路并且換流器均作逆變運行的情況下，當一個換流器因換相失敗引起的短暫故障時，將導致其他作逆變運行的換流器也由于失去換相電壓而相繼發(fā)生換相失敗。這種同時發(fā)生的或相繼發(fā)生的多條大功率直流輸電換流器的換相失敗，有可能導致系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到根本性破壞，從而造成系統(tǒng)瓦解和大面積停電的嚴重事故。
發(fā)明內容在本實用新型的目的是針對現(xiàn)有高壓直流輸電換流器的不足，提供一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，其特點是:在現(xiàn)有高壓直流輸電換流器換相時插入一個可控的直流電壓，加速換相過程，從而防止換相失敗故障的發(fā)生。具有能避免三相可控硅全波換流器換相失敗，確保其換相成功，確保高壓直流輸電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性等特點。實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是:一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器。主要包括I個三相可控硅全波換流電路和3個全橋鏈型電路。3個所述的全橋鏈型電路分別串聯(lián)在I個所述的三相可控硅全波換流電路的三相交流側中。3個所述的全橋鏈型電路在所述的三相可控硅全波換流電路逆變運行的過程中輸出階躍電壓，用以加速換相過程，防止換相失敗。每個所述的全橋鏈型電路由f 20個全橋電路串聯(lián)而成。每個所述全橋電路包括I個電容器及4個半導體開關，先將4個所述的半導體開關連接成為一個所述的全橋電路(即每個所述半導體開關為全橋電路的一個橋臂)，用以將所述電容器接入電路或使電容器與電路斷開，再在所述全橋電路的一個對角處(即為全橋電路的直流側)連接一個所述的電容器，用以存貯電能提供階躍電壓，所述全橋電路的另一對角處，即為所述全橋電路的兩個端點，然后將I 20個所述全橋電路的兩端串聯(lián)連接成一個所述的全橋鏈型電路，用以在所述三相可控硅全波換流過程中提供階躍的插入電壓，保證三相可控硅全波換流換相成功。每個所述半導體開關為帶有反并聯(lián)二極管的絕緣柵雙極型晶體管或場效應管或門極可關斷晶閘管或IGBT。整個所述全橋鏈型電路為一可控電壓源，串聯(lián)入可控硅換流器電路起到插入電壓的作用。本實用新型的工作過程是:每相的一個全橋鏈型電路，在換流器的非換相區(qū)間，全橋鏈型電路的半導體開關控制狀態(tài)使其輸出0電壓，等效于換流器未串聯(lián)接入鏈型電路時的工作狀態(tài)，對換流器的運行不產(chǎn)生影響。當換流器進入換相過程時，全橋鏈型電路的半導體開關控制狀態(tài)使其輸出+V或-V電壓。其電壓極性與系統(tǒng)的換相電壓的極性相同。由此，在兩個參與換相的交流相間同時插入兩個全橋鏈型電路的輸出電壓參與換相過程。從而使換相電壓增加，加速換相過程，減小換相重疊角，以確保換相成功。當換相過程結束后，全橋鏈型電路的輸出電壓還能提高可控硅換流器的反向偏壓和延長反向偏壓時間，使其可靠恢復阻斷能力，進一步確保換相成功。本實用新型采用上述技術方案后，主要有一下效果:1、本實用新型在換流器的非換相區(qū)間，全橋鏈型電路的半導體開關控制狀態(tài)使其輸出0電壓，等效于換流器未串聯(lián)接入鏈型電路時的工作狀態(tài)，對換流器的運行不產(chǎn)生影響；2、本實用新型在換流器換相時，通過控制全橋鏈型電路的半導體開關導通方式，插入鏈型電路的輸出電壓參與換相過程。使換相電壓增加，加速換相過程，減小換相重疊角，避免換相失敗確保換相成功，確保高壓直流輸電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行；3、本實用新型在換相過程結束后，所插入的電壓還能提高可控硅換流閥的反向偏壓和沿長反向偏壓時間，使其能可靠恢復阻斷能力，進一步確保換相成功，進一步確保高壓直流輸電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行；4、本實用新型能防止多條直流輸電線路接入同一交流系統(tǒng)中時，由一個換流器的換相失敗引發(fā)的其他換流器也相繼發(fā)生換相失敗的連鎖反應，避免可能的高壓直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞及大面積停電事故的發(fā)生，從而再進一步保證了電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，確保對用戶的供電可靠性。本實用新型可廣泛應用于已投入運行或新建的高壓直流輸電中，特別適用于在同一交流系統(tǒng)中同時接入多條直流輸電線路的系統(tǒng)中，以改善其運行狀況，避免換相失敗確保換相成功。
圖1為現(xiàn)有高壓直流輸電的原理接線圖；圖2為本實用新型的直流輸電的原理接線圖；圖3為圖2中一個全橋鏈型電路的原理接線圖。圖中:I交流電源，2電感，3三相可控硅全波換流電路，4高壓直流輸電線路，5半導體開關，6電容器,7全橋電路。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
進一步說明本實用新型。[0025]實施例1如圖2、3所示，一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，主要包括I個三相可控硅全波換流電路3和3個全橋鏈型電路。3個所述的全橋鏈型電路分別串聯(lián)在I個所述的三相可控硅全波換流電路3的三相交流側中。3個所述的全橋鏈型電路在所述的三相可控硅全波換流電路3逆變運行的過程中輸出階躍電壓，用以加速換相過程，防止換相失敗。每個所述的全橋鏈型電路由I個全橋電路7構成。所述全橋電路7包括I個電容器6及4個場效應管5，先將4個所述的場效應管5連接成為一個所述的全橋電路7 (即每個所述場效應管5為所述全橋電路7的一個橋臂)，用以將所述電容器6接入電路或使所述電容器6與電路斷開，再在所述全橋電路7的一個對角處(即為所述全橋電路7的直流側)連接一個所述的電容器6，用以存貯電能提供階躍電壓，所述全橋電路7的另一對角處，SP為所述全橋電路7的兩個端點，用以在所述三相可控硅全波換流過程中提供階躍的插入電壓，保證三相可控硅全波換流換相成功。實施例2一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，同實施例1，其中:每個所述的全橋鏈型電路由10個全橋電路7串聯(lián)而成。所述的半導體開關5選用門極可關斷晶閘管。實施例3一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，同實施例1，其中:每個所述的全橋鏈型電路由20個全橋電路7串聯(lián)而成。所述的半導體開關5選用IGBT。
權利要求1.一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，主要包括I個三相可控硅全波換流電路(3)，其特征在于所述的換流器還包括3個全橋鏈型電路； 3個所述的全橋鏈型電路分別串聯(lián)在I個所述三相可控硅全波換流電路(3)的三相交流側中； 每個所述的全橋鏈型電路由f 20個全橋電路(7)串聯(lián)而成，每個所述全橋電路(7)包括I個電容器(6)及4個半導體開關管(5)，先將4個所述的半導體開關管(5)連接成為一個所述的全橋電路(7)，即每個所述半導體開關管(5)為所述全橋電路(7)的一個橋臂，再在所述全橋電路(7)的一個對角處，即為所述的全橋電路(7)的直流側連接一個所述的電容器￠)，所述全橋電路(7)的另一對角處，即為所述全橋電路(7)的兩個端點，然后將f 20個所述的全橋 電路(7)的兩端串聯(lián)連接成一個所述的全橋鏈型電路。
專利摘要一種電壓插入輔助換相的高壓直流輸電換流器，屬于電力系統(tǒng)高壓直流輸電技術領域。本實用新型主要包括一個三相可控硅全波換流電路和三個全橋鏈型電路，三個所述的全橋鏈型電路分別串聯(lián)在一個所述三相可控硅全波換流電路的三相交流側中。本實用新型具有能避免三相可控硅全波換流器換相失敗，確保其換相成功，確保高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行等顯著特點。本實用新型可廣泛應用于已投入運行或新建的高壓直流輸電系統(tǒng)中，特別適用于在同一交流系統(tǒng)中同時接入多條直流輸電線路的系統(tǒng)中。
文檔編號H02M7/49GK203057017SQ201220692080
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者唐炬, 胡立華 申請人:重慶大學