[发明专利]换流阀子模块和模块化多电平换流器

说明书

本发明涉及一种换流阀子模块和模块化多电平换流器，换流阀子模块包括正端、负端、第一开关模块、第二开关模块、充放电模块和二次控制保护模块，第一开关模块和第二开关模块均包括第一端、第二端和控制端，充放电模块设正极和负极；第一开关模块的第一端连接第二开关模块的第一端，且公共端连接正端，第一开关模块的第二端连接充放电模块的正极，第二开关模块的第二端连接充放电模块的负极，且公共端连接负端，第一开关模块和第二开关模块的控制端均连接二次控制保护模块。通过二次控制保护模块控制第一开关模块和第二开关模块的状态，从而控制充放电模块充/放电，及时切断短路电流，或实现快速恢复启动正常工作，提高直流输电系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种换流阀子模块和模块化多电平换流器。

背景技术

换流器通常用于柔性直流输电，可由多个换流阀子模块构成。由于柔性直流输电网络的低阻尼特性，常导致直流输电系统发生短路故障。短路故障初期电流上升率达到数千安每毫秒级别，目前直流断路器技术还没有取得突破，无法快速切断故障电流，交流断路器几十毫秒的分断速度，会使直流输电系统中换流器等关键装备承受苛刻的电气应力，降低了设备运行的安全性。

为提高设备运行的安全性，传统的方法是在直流输电系统短路故障时，通过断开交流侧断路器来分断短路故障电流。然而，断开交流侧断路器的方式将导致直流输电系统短路故障后无法实现快速恢复，直流输电系统可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以实现切断故障电流、短路故障后快速恢复电流以提高直流输电系统可靠性的换流阀子模块和模块化多电平换流器。

一种换流阀子模块，包括正端、负端、第一开关模块、第二开关模块、充放电模块和二次控制保护模块，所述第一开关模块和所述第二开关模块均分别包括第一端、第二端和控制端，所述充放电模块设有正极和负极；

所述第一开关模块的第一端连接所述第二开关模块的第一端，且公共端连接所述正端，所述第一开关模块的第二端连接所述充放电模块的正极，所述第一开关模块的控制端连接所述二次控制保护模块，所述第二开关模块的第二端连接所述充放电模块的负极，且公共端连接所述负端，所述第二开关模块的控制端连接所述二次控制保护模块；

所述正端和负端分别接入和输出电压，所述二次控制保护模块在控制所述第二开关模块关断时，控制所述第一开关模块正向导通或负向导通；以及在控制所述第二开关模块导通时，控制所述第一开关模块正向导通；所述充放电模块在所述第一开关模块正向导通或负向导通、且所述第二开关模块关断时进行充放电。

一种模块化多电平换流器，包括至少两个依次级联的上述换流阀子模块。

上述换流阀子模块，在直流输电系统短路故障时，二次控制保护模块控制第一开关模块正向导通或负向导通及控制第二开关模块关断，从而控制充放电模块充电或放电，及时切断短路电流，保护了换流站设备；同时在故障切除后，二次控制保护模块控制第一开关模块正向导通及控制第二开关模块导通，电流通过第二开关模块从而快速恢复启动正常工作，换流阀子模块可以自由切换工作状态，提高直流输电系统的可靠性。

上述模块化多电平换流器，由于包含上述换流阀子模块，同理可以在直流输电系统短路故障时及时切断短路电流，保护换流站设备，在故障切除后快速恢复启动正常工作，提高直流输电系统的可靠性。

附图说明

图1为一实施例中本发明换流阀子模块的结构图；

图2为一实施例中本发明换流阀子模块的电气原理图；

图3为一具体实施例中正向电流充电状态的示意图；

图4为一具体实施例中负向电流放电状态的示意图；

图5为一具体实施例中正向电流旁路状态的示意图；