[发明专利]直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法

说明书

本发明公开了一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法，其中，该拓扑结构包括：三相六桥臂电路，每相桥臂电路包括上桥臂和下桥臂，上桥臂或下桥臂上均设置有晶闸管阀；两个可关断阀，其第一可关断阀的第一端与每相上桥臂的晶闸管阀阴极端连接；第二可关断阀的第一端与每相下桥臂的晶闸管阀阳极端连接；三个上桥臂辅助阀，其第一端均与第一可关断阀的第二端连接；三个下桥臂辅助阀，其第一端均与第二可关断阀的第二端连接；三个上桥臂辅助阀的第二端和三个下桥臂辅助阀的第二端分别与换流变压器的输出端连接。通过实施本发明，避免了换相失败的发生，保证电网运行的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及电力电子中的换流技术领域，具体涉及一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法。

背景技术

传统的电网换相高压直流(line commutated converter high voltage directcurrent，LCC-HVDC)输电系统具有远距离大容量输电、有功功率可控等优势，在世界范围内广泛应用。换流器作为直流输电的核心装备，是实现交、直流电能转换的核心功能单元，其运行可靠性很大程度上决定了特高压直流电网的运行可靠性。

由于传统换流器多采用半控型器件晶闸管作为核心部件构成六脉动桥换流拓扑，每个桥臂由多级晶闸管及其缓冲部件串联组成，由于晶闸管不具备自关断能力，在交流系统故障等情况下容易发生换相失败，导致直流电流激增和直流传输功率迅速大量损失，影响电网的稳定安全运行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构及其控制方法，以解决换相失败而影响电网稳定运行的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑结构，所述拓扑结构通过换流变压器接入交流电网，所述拓扑结构包括：三相六桥臂电路，所述三相六桥臂电路的每相桥臂电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂或下桥臂上均设置有晶闸管阀；两个可关断阀，第一可关断阀的第一端与每相上桥臂的晶闸管阀阴极端连接；第二可关断阀的第一端与每相下桥臂的晶闸管阀阳极端连接；三个上桥臂辅助阀，所述三个上桥臂辅助阀的第一端均与第一可关断阀的第二端连接；三个下桥臂辅助阀，所述三个下桥臂辅助阀的第一端均与第二可关断阀的第二端连接；所述上桥臂辅助阀和所述下桥臂辅助阀均用于正向电流可控关断以及正向电压阻断；所述三个上桥臂辅助阀的第二端和所述三个下桥臂辅助阀的第二端分别与所述换流变压器的输出端连接。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述可关断阀、所述上桥臂辅助阀和所述下桥臂辅助阀的结构相同。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，所述可关断阀包括：第一支路，所述第一支路上设置有至少一个第一功率器件，所述至少一个第一功率器件串联设置，所述第一功率器件为全控型电力电子器件。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述可关断阀包括：第二支路，所述第二支路上设置有至少一个第二功率器件，所述至少一个第二功率器件串联设置，所述第二功率器件为全控型电力电子器件；第三支路，与所述第二支路的结构相同，且与所述第二支路并联设置；第一缓冲部件，并联在所述第二支路和第三支路之间；所述第二支路、所述第三支路和所述第一缓冲部件构成H桥结构。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述可关断阀包括：第四支路，设置有多个串联的第一二极管；第五支路，与所述第四支路的结构一致，且与所述第四支路并联；第六支路，并联在所述第四支路和所述第五支路之间，所述第六支路上设置有多个串联的第三功率器件，所述第三功率器件为全控型电力电子器件。