[发明专利]子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法

说明书

本发明公开了一种子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法，当子模块旁路开关拒动时，换流器需通过并联在子模块交流端口的被动击穿保护器件过压实现击穿，形成短路通流状态，实现模块化多电平换流器不停运。本发明联合子模块运行工况下的最高电压值、子模块功率器件击穿电压之和子模块旁路开关合闸期间内桥臂峰值电流充电电压增量，得到子模块被动击穿保护器件的保护电压范围计算方法，指导子模块被动击穿保护器件的保护电压取值，提高模块化多电平换流器的设计合理性和准确性。

技术领域

本发明涉及柔性直流输配电技术领域，具体涉及子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法。

背景技术

模块化多电平换流器通过模块化、标准化的子模块串联，子模块交流端口通常并联旁路开关和被动击穿保护器件。子模块在运行过程中，如子模块发生故障，则需要将子模块旁路开关进行合闸，使子模块呈现短路状态，保证模块化多电平换流器的稳定运行。旁路开关为机械结构，当旁路开关发生拒动时，模块化多电平换流器的电流会对故障子模块持续升压，直至子模块发生过压爆炸，故旁路开关发生拒动时，模块化多电平换流器会停运。

针对上述问题，目前普遍采用在模块化多电平换流器的子模块交流端口并联被动击穿保护器件的方法，同时，要选择击穿电压准确可控的被动击穿保护器件，使子模块在旁路开关发生拒动时，子模块交流端口电压上升至子模块被动击穿保护器件的保护电压时发生过压击穿，被动击穿保护器件形成短路通流状态，实现模块化多电平换流器不停运。

模块化多电平换流器的子模块被动击穿保护器件的保护电压取值目前尚无计算方法，普遍采用经验值的手段，缺乏科学的计算方法和依据。因此，需要子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法，指导子模块被动击穿保护器件的保护电压取值，提高模块化多电平换流器的设计合理性和准确性。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提出子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法，指导子模块被动击穿保护器件的保护电压取值，提高模块化多电平换流器的设计合理性和准确性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

子模块被动击穿保护器件的保护电压计算方法，包括：

计算子模块功率器件运行工况下的过压保护动作值，以及确定子模块功率器件保护旁路开关的合闸时间；

基于子模块功率器件保护旁路开关的合闸时间，计算子模块功率器件电容充电引起的电压上升量；

基于子模块功率器件运行工况下的过压保护动作值和子模块功率器件电容充电引起的电压上升量，计算子模块功率器件被动击穿保护器件的保护电压范围。

进一步的，所述计算子模块功率器件运行工况下的过压保护动作值，包括：

U_p＝k_p*U_nom，

其中，U_p为过压保护动作值，k_p为过压保护安全系数，U_nom为子模块功率器件运行工况下的最高电压值。

进一步的，所述基于子模块功率器件保护旁路开关的合闸时间，计算子模块功率器件电容充电引起的电压上升量，包括：

其中，Δu为子模块功率器件电容充电引起的电压上升量，C为子模块功率器件电容值，Δt为子模块功率器件保护旁路开关的合闸时间，t₀为换流阀稳态运行工况下峰值电流时刻，i_b为子子模块功率器件所在桥臂电流。

进一步的，所述基于子模块功率器件运行工况下的过压保护动作值和子模块功率器件电容充电引起的电压上升量，计算子模块功率器件被动击穿保护器件的保护电压范围，包括：