[发明专利]一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构及控制方法

权利要求书

1.一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，用于提高LCC-HVDC系统的换相失败免疫能力，其特征为：所述新型LCC换流器拓扑结构包括六脉动晶闸管换流阀和六个半控型LC振荡模块M1-M6；其中，六脉动晶闸管换流阀的每个阀臂均与一个半控型LC振荡模块相并联。

2.根据权利要求1所述的一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，其特征为：所述六脉动晶闸管换流阀包括上阀臂和下阀臂；所述上阀臂包含三个晶闸管阀VT2、VT4和VT6，共阳极连接；晶闸管阀VT2的阴极与C相相连，晶闸管阀VT4的阴极与A相相连，晶闸管阀VT6的阴极与B相相连；下阀臂包含三个晶闸管阀VT1、VT3、VT5，共阴极连接；晶闸管阀VT1的阳极与A相相连，晶闸管阀VT3的阳极与B相相连，晶闸管阀VT5的阳极与C相相连。

3.根据权利要求1所述的一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，其特征为：每个晶闸管换流阀均包含多个晶闸管，晶闸管的数量根据系统电压和晶闸管的电压等级确定。

4.根据权利要求1所述的一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，其特征为：所述半控型LC振荡模块包含反并联晶闸管阀，电容，电感和避雷器；所述反并联晶闸管阀包括两个晶闸管阀VTa和VTb；所述晶闸管阀VTa的阳极与晶闸管阀VTb的阴极相连，再与每个六脉晶闸管换流阀的阀臂相连；晶闸管阀VTa的阴极与晶闸管阀的VTb的阳极相连，再连接电容的一端，电容的另一端与电感的一端相连。电感的另一端与每个六脉晶闸管换流阀的阀臂相连。避雷器与电容相并联。

5.根据权利要求4所述的一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，其特征为：每个晶闸管阀均包含多个晶闸管，晶闸管的数量根据系统电压和晶闸管的电压等级确定，将多个晶闸管作为一个整体，控制其同时触发。

6.一种强迫换相的新型LCC换流器的控制方法，包括权利要求1-5任一所述的一种强迫换相的新型LCC换流器拓扑结构，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：系统启动后，触发每个半控型LC振荡模块的晶闸管阀VTa，电容被充电至初始电压；

步骤2：当系统正常运行时，半控型LC振荡模块中的晶闸管阀VTa和VTb均不触发，换流器正常换相；

步骤3：当交流系统故障发生后，实时监测将要被关断的阀臂，触发与之并联的半控型LC振荡模块的晶闸管阀VTa和VTb，在阀臂上叠加了一个反相的LC振荡电流，使得阀臂晶闸管电流提前过零关断，加快了换相，减小了换流器发生换相失败的风险；

步骤4：当交流故障清除后，半控型LC振荡模块在电容被充电至初始电压后退出运行，换流器正常换相。

7.根据权利要求6所述的一种强迫换相的新型LCC换流器的控制方法，其特征为：

以阀臂3向阀臂5换相过程，所述半控型LC振荡模块包含以下工作模式，

工作模式一：系统启动后，触发半控型LC振荡模块的晶闸管阀VTa，电容被充电至初始电压，晶闸管阀VTa电流过零后关断；

工作模式二：系统正常运行时，半控型LC振荡模块中的晶闸管阀VTa和VTb不触发，阀臂3向阀臂5正常换相；

工作模式三：在交流系统发生故障后，触发与阀臂3相并联的半控型LC振荡模块的晶闸管阀VTa和VTb，晶闸管阀VTb承受正向电压而导通，晶闸管阀VTa承受反向电压而关断，在阀臂3上叠加一个与之同相的LC振荡电流i_k(t)；

工作模式四：在半个LC振荡周期后，电容电压极性反转，晶闸管阀VTa承受正向电压而导通，晶闸管阀VTb承受反向电压而关断，在阀臂3上叠加一个与之反相的电流i_k(t)，晶闸管阀VT3电流过零后关断；

工作模式五：晶闸管阀VT3关断后，阀臂3的电流会通过晶闸管阀VTa给电容充电，电容的电压增大了换相电压，加快了阀臂3向5阀臂之间的换相；

工作模式六：半控型LC振荡模块的电容被充电至初始电压后，i_k(t)＝0，晶闸管阀VTa电流过零后关断，阀臂3向阀臂5换相完成。