專利名稱：一種mmc閥子模塊的旁路開關接口電路及實現方法
技術領域：
本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種MMC閥子模塊的旁路開關接口電路及實現方法。
背景技術：
模塊化多電平柔性直流輸電系統與傳統的直流輸電系統不同，其最小單元為組成換流閥的子模塊，而旁路開關則是子模塊不可缺少的一個關鍵部件。當某子模塊發生故障后，通過該子模塊控制器下發閉合旁路開關命令，將該子模塊旁路掉，從而切除故障對系統的影響。如果旁路開關不能準確快速的進行合閘操作，則認為該故障子模塊不受控，故障危害可能會擴大，系統將執行跳閘操作，需要進行停電檢修。因此子模塊旁路開關的可靠動作是整個柔性直流輸電系統安全運行的保證。而旁路開關的供電和合閘快速性成了旁路開關設計的難點。旁路開關要快速的閉合需要較大的能量，而子模塊的控制和保護的供電取能方式為子模塊內部電容取能，功率較小通常在幾十瓦左右，難以滿足旁路開關閉合時需要提供的能量。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種MMC閥子模塊的旁路開關接口電路及實現方法，該接口電路能降低對輸入供電電源的功率要求，當子模塊控制器下發旁路開關閉合命令時，旁路開關主觸點能夠在該接口電路的作用下立即閉合，并將旁路開關主觸點的狀態通過輔助觸點反饋給子模塊控制器。本發明提供的一種MMC閥子模塊的旁路開關接口電路及實現方法，其特征在于，所述接口電路包括充電電路和觸發電路；所述充電電路與所述觸發電路連接，所述觸發電路與子模塊的旁路開關的合閘線圈連接。其中，所述充電電路包括防反接裝置、限流電阻R、二極管D1和儲能電容C ；所述防反接裝置實現供電電源的交直流輸入，且直流電時無輸入極性要求；所述限流電阻R用于限制充電電流；所述二極管D1用于保護消除所述觸發電路對充電電路的影響；所述儲能電容C用于存儲能量，并在旁路開關合閘時將能量提供給所述觸發電路，同時也降低了對輸入供電電源的功率要求。其中，所述二極管D1、所述限流電阻R和所述儲能電容C依次串聯后并聯在所述防反接裝置的兩端。其中，所述防反接裝置包括由整流二極管構成的不可控整流橋。其中，所述觸發電路包括二極管D2、位置開關J、合閘線圈M和晶閘管T ；所述二極管D2用于消除所述合閘線圈在合閘階段對所述儲能電容C的過壓沖擊；所述位置開關J用于接通或斷開所述觸發電路；所述合閘線圈為旁路開關內部的機構部件，用于為旁路開關的機械動作提供電磁力；與所述合閘線圈配合的主觸點為一次側設備的開關連接點，其輔助觸點用于主觸點的開關狀態的反饋；所述主觸點的狀態與輔助觸點的狀態相反；本發明的一次側設備由子模塊的功率器件和高位取能電容構成。所述晶閘管用于控制觸發電路的閉合和斷開。其中，所述觸發電路中二極管D2、所述位置開關J、所述合閘線圈M、所述晶閘管T依次串聯后，并聯在所述儲能電容C兩端。其中，所述觸發電路中位置開關J與所述旁路開關的主觸點K狀態相反。其中，所述位置開關J為常閉開關。本發明基于另一目的提供的一種上述的旁路開關接口電路的實現方法，其改進之處在于，輸入供電電源端通過防反接裝置、保護二極管D1，充電限流電阻R為儲能電容C充電；當子模塊下發旁路開關合閘命令時，觸發晶閘管導通，觸發電路閉合，儲能電容C將能量釋放給旁路開關的合閘線圈M，在合閘線圈電磁力的作用下，旁路開關的主觸點K閉合，位置開關J斷開，切斷觸發電路，完成子模塊的旁路過程；同時旁路開關的輔助觸點Z將合閘后旁路開關的狀態反饋給子模塊控制器。與現有技術比，本發明的有益效果為本發明為MMC閥子模塊的旁路開關提供一種接口電路。這種接口電路實現了子模塊控制器對旁路開關主觸點快速可靠閉合的控制。本發明提高了旁路開關的合閘速度，同時降低了對子模塊的旁路開關對輸入供電電源的功率要求。本發明使得旁路開關與子模塊控制器僅通過晶閘管的觸發管腳和輔助觸點連接，具有連接簡單，易拆卸的功能。本發明能在輸入供電電源發生故障后仍能實現旁路開關合閘操作，可靠性高。
圖1為本發明提供的芳路開關接口電路的原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。MMC (多電平換流器)的子模塊包括H橋/半橋結構的IGBT模塊(功率器件)、旁路開關和高位取能電容；高位取能電容與H橋/半橋結構的IGBT模塊并聯，H橋/半橋結構的IGBT模塊的下管IGBT模塊與所述旁路開關并聯。本實施例提供一種MMC閥子|旲塊的芳路開關接口電路,其電路圖如圖1所不，所述接口電路包括充電電路和觸發電路；充電電路與觸發電路連接，觸發電路與旁路開關的合閘線圈連接。輸入供電電源通過該接口電路的充電電路給儲能電容C充電，當子模塊控制器下發旁路開關合閘命令時，通過觸發電路的作用，旁路開關完成合閘操作。所述充電電路由防反接裝置、限流電阻R、保護二極管D1和儲能電容C組成。防反接裝置由二極管整流橋構成，實現供電電源的交直流輸入，且無輸入極性要求。限流電阻R限制充電電流，實現儲能電容C的平穩充電。保護二極管D1用于防止觸發電路對供電電源的影響。儲能電容C儲存能量，供給旁路開關主觸點合閘操作時使用，瞬間提供上百安培的合閘線圈電流。儲能電容的設置，降低了對輸入供電電源的功率要求，合閘瞬間產生的大電流僅由儲能電容C提供。所述觸發電路由保護二極管D2、位置開關J、合閘線圈M和觸發晶閘管T構成。保護二極管D2用于防止合閘時合閘線圈M產生的過電壓對儲能電容C的影響。位置開關J為與旁路開關相反的開關狀態。所述位置開關J用于接通或斷開所述觸發電路，為常閉開關，當合閘結束時自動斷開觸發電路；所述合閘線圈M為實現旁路開關主觸點閉合提供電磁力，合閘線圈通電，產生的電磁力使開關主觸點閉合，同時將主觸點的狀態通過輔助觸點反饋給子模塊控制器；所述晶閘管用于控制觸發電路的閉合和斷開，當子模塊下發旁路開關合閘命令時，觸發晶閘管導通，觸發電路閉合，旁路開關主觸點閉合。所述二極管D2、所述位置開關J、所述合閘線圈D、所述晶閘管T依次串聯后，并聯在所述儲能電容C兩端。子模塊正常工作時，旁路開關主觸點K處于分閘狀態時，位置開關J閉合，電路完整，可控制晶閘管的導通進行旁路開關合閘操作；合閘完畢后，位置開關J斷開，切斷觸發電路，同時輸入供電電源可對儲能電容進行充電操作，為下一次合閘操作做準備。合閘線圈為旁路開關內部的關鍵部件，當線圈通電時，操作機構動作，旁路開關主觸點閉合，且維持。晶閘管為觸發電路的控制開關管，當子模塊控制器下發合閘命令時，晶閘管導通，觸發電路閉合，合閘線圈通電,合閘動作。本實施例的工作流程為輸入供電電源通過防反接裝置、保護二極管D1，充電限流電阻R為儲能電容C充電；當子模塊下發旁路開關合閘命令時，觸發晶閘管導通，觸發電路閉合，儲能電容C將能量釋放給旁路開關的合閘線圈M，并且旁路開關的主觸點K閉合，位置開關J斷開，切斷觸發電路，完成子模塊的旁路過程；同時旁路開關的輔助觸點Z將合閘后旁路開關的狀態反饋給子模塊控制器。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種MMC閥子模塊的旁路開關接口電路，其特征在于，所述接口電路包括充電電路和觸發電路；所述充電電路與所述觸發電路連接，所述觸發電路與子模塊的旁路開關內部的合閘線圈連接。
2.如權利要求1所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述充電電路包括防反接裝置、限流電阻R、二極管D1和儲能電容C ； 所述防反接裝置實現供電電源的交直流輸入； 所述限流電阻R用于限制充電電流； 所述二極管D1用于保護消除所述觸發電路對充電電路的影響； 所述儲能電容C用于存儲能量，并在旁路開關合閘時將能量提供給所述觸發電路。
3.如權利要求2所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述二極管D1、所述限流電阻R和所述儲能電容C依次串聯后并聯在所述防反接裝置的兩端。
4.如權利要求2或3所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述防反接裝置包括由整流二極管構成的不可控整流橋。
5.如權利要求1所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述觸發電路包括二極管D2、位置開關J、合閘線圈M和晶閘管T ； 所述二極管D2用于消除所述合閘線圈在合閘階段對所述儲能電容C的過壓沖擊； 所述位置開關J用于接通或斷開所述觸發電路； 所述合閘線圈為旁路開關內部的機構部件，用于為旁路開關的機械動作提供電磁力；與所述合閘線圈配合的主觸點為一次側設備的開關連接點，其輔助觸點用于主觸點的開關狀態的反饋；所述主觸點的狀態與輔助觸點的狀態相反； 所述晶閘管用于控制觸發電路的閉合和斷開。
6.如權利要求5所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述觸發電路中二極管D2、所述位置開關J、所述合閘線圈M、所述晶閘管T依次串聯后，并聯在所述儲能電容C兩端。
7.如權利要求5所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述觸發電路中位置開關J與所述旁路開關的主觸點K狀態相反。
8.如權利要求5或7所述的旁路開關接口電路，其特征在于，所述位置開關J為常閉開關。
9.一種如權利要求1-8任一所述的旁路開關接口電路的實現方法，其特征在于，輸入供電電源端通過防反接裝置、保護二極管D1，充電限流電阻R為儲能電容C充電；當子模塊下發旁路開關合閘命令時，觸發晶閘管導通，觸發電路閉合，儲能電容C將能量釋放給旁路開關的合閘線圈M，在合閘線圈電磁力的作用下，旁路開關的主觸點K閉合，位置開關J斷開，切斷觸發電路，完成子模塊的旁路過程；同時旁路開關的輔助觸點Z將合閘后旁路開關的狀態反饋給子模塊控制器。
全文摘要
本發明公開了一種MMC閥子模塊的旁路開關接口電路及實現方法，所述接口電路包括充電電路和觸發電路；所述充電電路與所述觸發電路連接；所述的觸發電路與旁路開關的合閘線圈連接，輸入供電電源通過充電電路給儲能電容供電；觸發電路的輸入為儲能電容，輸出連接旁路開關內部的合閘線圈，通過晶閘管控制電路的閉合和斷開。本發明當子模塊控制器發出旁路開關閉合命令時，旁路開關能夠在該接口電路的作用下立即閉合，即旁路開關的主觸點立即閉合，輔助觸點由原來的常閉狀態變為常開狀態，并將合閘成功信號反饋給子模塊控制器。該接口電路實現了子模塊控制器對旁路開關合閘的可靠控制，同時降低了對輸入供電電源的功率要求。
文檔編號H02M1/00GK103066804SQ20121053173
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者呂錚, 鄧衛華, 客金坤, 劉棟 申請人:國網智能電網研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 遼寧省電力有限公司大連供電公司, 國家電網公司