[发明专利]换流阀桥臂阻尼模块的取能电路及其控制方法

说明书

本申请提供换流阀桥臂阻尼模块的取能电路及其控制方法。所述换流阀桥臂阻尼模块的取能电路中，阻尼模块包括并联连接的阻尼电阻、功率半导体开关和旁路开关，所述换流阀还包括正常子模块，所述正常子模块包括功率电容、功率半导体单元和功率旁路开关，所述阻尼模块和所述正常子模块串联连接，其特征在于，所述阻尼模块还包括取能电容、第一阻断二极管、电源单元和控制单元，所述电源单元从所述取能电容取得电能，为所述控制单元供电；所述第一阻断二极管的阳极连接相邻正常子模块功率电容的正极,所述取能电容的正极连接所述第一阻断二极管的阴极，所述取能电容的负极连接所述阻尼模块阻尼电阻的一端。

技术领域

本申请涉及电力电子领域，特别涉及换流阀桥臂阻尼模块的取能电路及其控制方法。

背景技术

在换流阀桥臂中加入阻尼模块，在系统直流侧发生故障后，快速闭锁阻尼模块内部的开关管，投入阻尼电阻，可以有效抑制直流短路电流的上升率和加快交流侧断路器跳开后故障电流的快速衰减，进而可以实现柔性直流系统的故障快速恢复。

因阻尼模块自身未配置存储能量的功率电容，必须从相邻正常子模块功率电容取能，设计高可靠性、低成本的取能电路是非常重要的应用需求。

现有技术中目前常用的技术方案为阻尼模块电源系统直接从相邻高电位子模块功率电容取能，取能输入为单一回路，可靠性不高，同时由于子模块功率电容电压较高，导致阻尼模块电源系统输入电压高，绝缘成本高。

也有技术方案提出双路输入取能方案，由相邻高电位和低电位子模块分别配置高压隔离电源，两个高压隔离电源输出的低压电路并联向阻尼模块控制回路供电，如专利CN105281545B-一种柔性直流换流阀及其阻尼模块取能电路中提出的解决方案。该方案主要存在的缺陷在于：(1)高电位子模块和低电位子模块分别配置高压电源，两个高压电源串联承受高电位子模块和低电位子模块之间的电位差，此外由于子模块功率电容电压纹波的存在，最严酷工况下，需要耐受两倍的功率电容压差，导致高压电源绝缘成本较高。(2)高电位子模块和低电位子模块分别配置高压电源，两个高压电源输出侧并接，必然要求高压电源采用隔离型多绕组结构，绕组原边为功率电容输入高电压，绕组多个副边分别向子模块自身控制回路和阻尼模块控制回路供电，由于子模块间的电位差存在，必然要求高压电源的原边-副边，副边-副边之间都要做高压绝缘处理，进一步推高了高压电源的绝缘成本。(3)高电位子模块和低电位子模块分别配置高压电源，两个高压电源输出低压侧并接，会引入共地的电磁干扰。

发明内容

本申请实施例提供一种换流阀桥臂阻尼模块的取能电路，所述阻尼模块包括并联连接的阻尼电阻、功率半导体开关和旁路开关，所述换流阀还包括正常子模块，所述正常子模块包括功率电容、功率半导体单元和功率旁路开关，所述阻尼模块和所述正常子模块串联连接，其特征在于，所述阻尼模块还包括取能电容、第一阻断二极管、电源单元和控制单元，所述电源单元从所述取能电容取得电能，为所述控制单元供电；所述第一阻断二极管的阳极连接相邻正常子模块功率电容的正极,所述取能电容的正极连接所述第一阻断二极管的阴极，所述取能电容的负极连接所述阻尼模块阻尼电阻的一端。

进一步地，所述正常子模块包括高电位子模块和低电位子模块。

进一步地，所述的换流阀桥臂阻尼模块的取能电路，还包括第二阻断二极管，所述第二阻断二极管的阴极连接所述取能电容的正极，所述第二阻断二极管的阳极连接另一侧相邻的正常子模块的功率电容的正极。

进一步地，所述的换流阀桥臂阻尼模块的取能电路还包括限流电阻，所述取能电容的正极与所述第一阻断二极管的阴极或/和所述第二阻断二极管的阴极连接之间串联所述限流电阻。

进一步地，所述的换流阀桥臂阻尼模块的取能电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一阻断二极管的阴极与所述第一限流电阻串联后与所述取能电容的正极连接；所述第二阻断二极管的阴极与所述第二限流电阻串联后与所述取能电容的正极连接。