[发明专利]具有故障保护功能的阀单元及换流阀系统

说明书

本发明公开了具有故障保护功能的阀单元及换流阀单元，其中具有故障保护功能的阀单元包括：桥式电路，包括至少两个功率组件；驱动控制模块，与功率组件的控制端连接；至少一个钳位单元，钳位单元连接在功率组件与驱动控制模块之间；至少一个调节单元，与钳位单元连接，调节单元能够调节钳位单元的门限阈值。在出现故障情况时，调节单元降低钳位单元的门限阈值，令与该钳位单元连接的功率组件损毁击穿呈现短路状态，通过牺牲损毁功率组件令阀单元呈短路状态，避免故障影响进一步扩大。在正常工作情况下，调节单元能够提高钳位单元的门限阈值，有利于减少钳位单元的发热量，延长实用寿命和可靠性，同时，亦有利于提高阀单元的直流电压利用率。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域，特别涉及具有故障保护功能的阀单元及换流阀系统。

背景技术

在柔直直流输电领域，换流阀由多个阀单元级联而成，当出现阀单元故障时，要求故障阀单元呈现短路状态，以防止故障阀单元中电容电压过高或电容短路放电导致危险，令其余阀单元能够正常工作。

在换流阀初次启动时，如果出现阀单元取能电源无法工作，此阀单元对于上级阀控系统来说是一个黑模块，该阀单元无法触发旁路呈现短路状态，势必造成更大的故障。或者，当阀单元出现故障时，旁路开关由于机械故障或者驱动模块故障等原因，导致旁路开关无法动作令阀单元呈现短路状态，也势必会造成更大的故障，因此，要求在出现黑模块的情况或者在旁路开关无法动作等情况下，能够采取其他办法使阀单元呈现短路状态。

现有技术中，部分换流阀在阀单元中设置有钳位电路，钳位电路与阀单元中的功率器件连接，在故障时，钳位电路被击穿，使得功率器件导通，进而功率器件因电流过大而被损坏击穿，令阀单元呈现短路状态。然而，钳位电路的保护门限较低，导致高电压下钳位电路中的瞬态电压抑制二极管效率低，进而瞬态电压抑制二极管发热严重影响使用寿命和可靠性，同时，钳位电路较低得保护门限会造成阀单元正常工作时最高直流电压不能过高，影响整个阀单元的电压利用率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出具有故障保护功能的阀单元，其能够调节钳位单元的门限阈值。

本发明还提出换流阀系统，其能够在故障情况下，调节钳位单元的门限阈值，令对应的功率组件损毁击穿呈现短路状态。

根据本发明第一方面实施例的具有故障保护功能的阀单元，包括：桥式电路，包括至少两个功率组件；驱动控制模块，与所述功率组件的控制端连接；至少一个钳位单元，所述钳位单元连接在所述功率组件与所述驱动控制模块之间；至少一个调节单元，与所述钳位单元连接，所述调节单元能够调节所述钳位单元的门限阈值。

根据本发明实施例的具有故障保护功能的阀单元，至少具有如下有益效果：在出现故障情况时，调节单元降低钳位单元的门限阈值，使得钳位单元更容易被击穿，进而令与该钳位单元连接的功率组件损毁击穿呈现短路状态，能够在故障情况下，通过牺牲损毁功率组件令阀单元呈短路状态，避免故障影响进一步扩大，提高可靠性。在正常工作情况下，调节单元能够提高钳位单元的门限阈值，有利于提高钳位单元的效率，减少钳位单元的发热量，延长实用寿命和可靠性，同时，提高钳位单元的门限阈值，亦有利于提高阀单元的直流电压利用率。以此，通过调节钳位单元的门限阈值，在出现故障的情况和正常工作的情况下均能够满足使用需求。

根据本发明的一些实施例，所述钳位单元包括开关管Q1以及多个瞬态电压抑制二极管，多个所述瞬态电压抑制二极管串联形成串联链路，所述串联链路的阴极与所述功率组件连接，所述串联链路的阳极与所述驱动控制模块和/或所述功率组件的控制端连接，所述调节单元与所述开关管Q1的控制端连接，所述开关管Q1与所述串联链路连接，所述开关管Q1导通能够使至少一个所述瞬态电压抑制二极管短路。

根据本发明的一些实施例，所述钳位单元还包括二极管D13，所述二极管D13的阳极与所述功率组件连接，所述二极管D13的阴极与所述串联链路的阴极连接。