[发明专利]一种使用熔断器的耗能装置开关子模块

说明书

本发明提供了一种使用熔断器的耗能装置开关子模块，所述开关子模块包括有晶闸管支路、静态均压支路以及电压箝位支路；其中，所述晶闸管支路、静态均压支路和电压箝位支路并联连接。本发明通过在熔断器的作用下，及时的在金属氧化物避雷器损坏之前将金属氧化物避雷器与熔断器之间的支路切断，从而对金属氧化物避雷器进行了保护，避免了对耗能装置开关子模块的其它元器件，尤其是较为敏感的半导体开关造成严重影响。

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，特别涉及一种使用熔断器的耗能装置开关子模块。

背景技术

直流耗能装置是基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modularmultilevel converterbased high voltage direct current，MMC-HVDC系统)中用以保护系统安全稳定运行的重要设备，可以在受端交流电网出现故障期间通过装置内部的耗能电阻消耗系统盈余功率，从而避免系统的能量在模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)换流阀开关子模块电容累积导致的严重后果。

电阻集中式直流耗能装置是一种使用大量大功率半导体开关子模块和一个集中式耗能电阻串联的结构，开关串采用同开同关的控制方式，通过改变单个耗能周期中的投切占空比，来达到匹配系统盈余功率变化的目的。由于制造工艺的问题，串联的开关之间会存在不均压现象，导致器件之间承受不相同的电压而提升损坏率。为解决该现象，现有技术是在每个开关子模块中都并入一个金属氧化物避雷器(MOV)，通过金属氧化物避雷器的电压箝位功能限制对应开关子模块的过电压波动，并通过压敏电阻来实现开关子模块之间的静态均压。

但当并入金属氧化物避雷器的单个开关子模块出现拒动故障时，由于其余开关子模块正常导通，系统直流电流会直接通过耗能装置，在该工况下，会有数千安的大电流通过开关子模块的金属氧化物避雷器所在的支路，使得金属氧化物避雷器在数秒的耗能时间内吸收大量能量而迅速遭到破坏。金属氧化物避雷器电阻片开裂，外壳熔损，泄压孔喷出大量烟雾、火星与电弧，对耗能装置开关子模块的其它元器件，尤其是较为敏感的半导体开关造成严重影响，并最终可能导致整个耗能装置在耗能期间断路损坏，因此，对开关子模块中的金属氧化物避雷器的保护就尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种使用熔断器的耗能装置开关子模块，其特征在于，所述开关子模块包括有晶闸管支路、静态均压支路以及电压箝位支路；

其中，所述晶闸管支路、静态均压支路和电压箝位支路并联连接。

进一步的，所述晶闸管支路包括晶闸管和二极管；

所述二极管的阴极与所述晶闸管的阳极连接，所述二极管的阳极与所述晶闸管的阴极连接。

进一步的，所述晶闸管为集成门极换流晶闸管。

进一步的，所述静态均压支路包括一个或多个静态均压电阻。

进一步的，所述电压箝位支路包括有金属氧化物避雷器、熔断器，所述熔断器与金属氧化物避雷器串联。

本发明还提供一种开关电路，所述开关电路包括并联的开关支路和电容支路，所述开关支路包括：

串联连接的一个或多个开关子模块；以及

与该开关子模块串联连接的耗能电阻。

本发明还提供一种利用开关子模块对电路进行防护的方法，所述方法包括：

电流流入电压箝位支路直至达到所述晶闸管支路的击穿电压；

击穿后的所述晶闸管支路短路将所述电压箝位支路旁路。

进一步的，所述电压箝位支路包括金属氧化物避雷器、熔断器；所述熔断器与金属氧化物避雷器串联，其特征在于，在电流流入电压箝位支路直至达到所述晶闸管支路的击穿电压的步骤中，包括以下步骤：