CN112311272B 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 （国网智能电网研究院有限公司）

一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓扑本发明涉及一种直流侧辅助换相的混合式臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电压阻断能力的母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每发明通过在混合式换流器拓扑结构中增加与三2相六桥臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电压所述辅助换相电路通过三相交流母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂所述三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂和下桥臂均由串联的晶闸管阀和具备正向电流可控关断和正向电压阻断能力的可所述三相六桥臂结构中每相桥臂结构由串联的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助所述三相六桥臂结构中各相桥臂结构的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点分别通过三相交流母线中各相交流母线上的双向阀与三相六桥臂电路中各相桥臂电路的辅助阀均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第一辅助支路和所述第二辅助支路均由正向串联的两组辅助时序控制支所述辅助时序控制支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第一辅助支路的对外连接点和所述第二辅助支路的对外连接点分别为所述第一辅助支路的两组辅助时序控制支路的连接点和所述第二辅助支路的两组辅助时序控制支所述第一二极管支路和第二二极管支路均由正向串联的两组二极管时序控制支路组所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助3所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第一二极管支路的对外连接点和第二二极管支路的对外连接点分别为所述第一二极管支路和第二二极管支路的两组二极管时序控辅助阀均由第三辅助支路以及与第三辅助支路反向并联的第四辅助所述第三辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各所述第四辅助支路由串联的电容和多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第一晶闸管支路和第二晶闸管支路均由多个正向串联的晶闸管模所述晶闸管模块由晶闸管以及与晶闸管串联或并联的缓冲部所述第一双向阀支路和第二双向阀支路均由第一双向阀时序控制支路以及与第一双所述第一双向阀时序控制支路和第二双向阀时序控制支路均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第三双向阀支路和第四双向阀支路均由正向串联的两个双向阀时序控制支路组所述两个双向阀时序控制支路均由多个正向串联的二极管以及分别与多个正向串联所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多种组4能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的全控所述第三双向阀支路的对外连接点和第四双向阀支路的对外连接点分别为所述第三双向阀支路的两个二极管时序控制支路的连接点和第四双向阀支路的两个二极管时序控导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结构中桥臂连接的双向阀、在tf时刻导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂相连的辅助换相混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态、且混合式换流器拓扑步骤S11.导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀、导通混合式换流器拓步骤S12导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换流器步骤S13.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个5步骤S21.导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀、导通混合式换流器拓步骤S22.导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀、导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换流步骤S23.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，o'ff为一个控制周期内混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结构中桥臂连接的双向阀、在tf时刻导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂相连的辅助换相混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态时，关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀、关断混合式换流器拓扑结构中与步骤T11.导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀、导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向6步骤T12.导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀、导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换流步骤T13.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀、关断混合式换流其中，Δt'o'ff为执行步骤T11至步骤T13的一个控制周期内混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构步骤T21.导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀、导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向步骤T22.导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀、导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换流步骤T23.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀、关断混合式换流o'ff为一个控制周期内混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断7[0002]传统的电网换相高压直流(linecommutatedconverterhighvoltagedirect[0007]所述辅助换相电路通过三相交流母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连8管阀和具备正向电流可控关断和正向电压阻断能[0010]所述上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点通过三相交流母线中各相交流[0012]所述三相六桥臂结构中每相桥臂结构由串联的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀组[0013]所述三相六桥臂结构中各相桥臂结构的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点分别通过三相交流母线中各相交流母线上的双向阀与三相六桥臂电路中各相桥臂电模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联的缓冲部[0016]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0018]所述第一辅助支路和所述第二辅助支路均由正向串联的两组辅助时序控制支路[0019]所述辅助时序控制电路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子[0020]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0021]所述第一辅助支路的对外连接点和所述第二辅助支路的对外连接点分别为所述第一辅助支路的两组辅助时序控制支路的连接点和所述第二辅助支路的两组辅助时序控[0023]所述第一二极管支路和第二二极管支路均由正向串联的两组二极管时序控制支[0024]所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各9[0025]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0026]所述第一二极管支路的对外连接点和第二二极管支路的对外连接点分别为所述第一二极管支路和第二二极管支路的两组二极管时[0028]所述第三辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块[0029]所述第四辅助支路由串联的电容和多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联[0030]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0035]所述第一双向阀支路和第二双向阀支路均由第一双向阀时序控制支路以及与第一双向阀时序控制支路反向串联的第二双向阀时序[0036]所述第一双向阀时序控制支路和第二双向阀时序控制支路均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联[0037]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0039]所述第三双向阀支路和第四双向阀支路均由正向串联的两个双向阀时序控制支[0040]所述两个双向阀时序控制电路均由多个正向串联的二极管以及分别与多个正向[0041]所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各[0042]所述辅助子模块由具有反向电压阻断能力的全控型电力电子器件中的一种或多阻断能力的全控型电力电子器件反向并联的二极管和与所述不具有反向电压阻断能力的[0043]所述第三双向阀支路的对外连接点和第四双向阀支路的对外连接点分别为所述第三双向阀支路的两个二极管时序控制支路的连接点和第四双向阀支路的两个二极管时[0046]导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结[0050]优选地，当在tf时刻检测到混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂发生换相失败或导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂相连的辅助换相电路的辅助个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态、且混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀被强迫关断时，关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅[0051]步骤S11.导通混合式换流器拓流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换[0053]步骤S13.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中[0056]步骤S21.导通混合式换流器拓[0057]步骤S22.导通混合式换流器拓扑结构换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式阀处于正向阻断状态、且混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀被强迫关断[0058]步骤S23.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可[0061]导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结[0065]优选地，当在tf时刻检测到混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂发生换相失败或导通混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂相连的辅助换相电路的辅助阀个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态时，关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接桥臂连接的双向阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅[0066]步骤T11.导通混合式换流器拓向阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，经过[0067]步骤T12.导通混合式换流器拓扑结构换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式[0068]步骤T13.关断混合式换流器拓扑结中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中[0071]步骤T21.导通混合式换流器拓向阀、关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，经过[0072]步骤T22.导通混合式换流器拓扑结构换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式[0073]步骤T23.关断混合式换流器拓扑结晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可[0076]本发明涉及一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓三相六桥臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电[0079]图3是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构的可关断阀[0080]图4是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构的双向阀结[0081]图5是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构的缓冲部件[0082]图6是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构的第一控制[0083]图7是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构的第二控制[0084]图8是本发明第一实施例和第二实施例提供的混合式换流器拓扑结构故障时电流[0087]本发明提供一种直流侧辅助换相的混合式换流器拓三相六桥臂电路以及与三相六桥臂电路直流侧并联的具备正向电流可控关断和正反向电[0088]所述辅助换相电路通过三相交流母线中各相交流母线上的具备双向开通和双向耐压能力的双向阀分别与三相六桥臂电路中每相桥臂电路的上桥臂与下桥臂的连接点连联的晶闸管阀和具备正向电流可控关断和正向电压阻断能力的可[0093]所述上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点通过三相交流母线中各相交流[0094]在本发明提供的第二实施例中，如图2所示，所述辅助换相电路为三相六桥臂结[0095]所述三相六桥臂结构中每相桥臂结构由串联的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀组[0096]所述三相六桥臂结构中各相桥臂结构的上桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀之间的连接点分别通过三相交流母线中各相交流母线上的双向阀与三相六桥臂电路中各相桥臂电桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的逆阻型以外的全控电力电子器件为不具有反向电压足能能力的全控型电力电子器件，因[0102]所述第一辅助支路和所述第二辅助支路均由正向串联的两组辅助时序控制支路[0103]所述辅助时序控制电路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的[0105]所述第一辅助支路的对外连接点和所述第二辅助支路的对外连接点分别为所述第一辅助支路的两组辅助时序控制支路的连接点和所述第二辅助支路的两组辅助时序控桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由并联的第一二极管支路、辅助支路和第二二极管支路组[0107]所述第一二极管支路和第二二极管支路均由正向串联的两组二极管时序控制支[0108]所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的[0110]所述第一二极管支路的对外连接点和第二二极管支路的对外连接点分别为所述第一二极管支路和第二二极管支路的两组二极管时桥臂辅助阀和下桥臂辅助阀均由第三辅助支路以及与第三辅助支路反向并联的第四辅助[0112]所述第三辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块[0113]所述第四辅助支路由串联的电容和多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的一双向阀支路以及与第一双向阀支路反向并联的第二双[0119]所述第一双向阀支路和第二双向阀支路均由第一双向阀时序控制支路以及与第一双向阀时序控制支路反向串联的第二双向阀时序[0120]所述第一双向阀时序控制支路和第二双向阀时序控制支路均由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各辅助子模块串联或并联二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的[0123]所述第三双向阀支路和第四双向阀支路均由正向串联的两个双向阀时序控制支[0124]所述两个双向阀时序控制电路均由多个正向串联的二极管以及分别与多个正向[0125]所述辅助支路由多个串联的辅助子模块以及分别与多个串联的辅助子模块中各二极管和与所述全控型电力电子器件串联或并联的[0127]所述第三双向阀支路的对外连接点和第四双向阀支路的对外连接点分别为所述第三双向阀支路的两个二极管时序控制支路的连接点和第四双向阀支路的两个二极管时[0132]导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结换流器拓扑结构中第i个桥臂发生换相失败或短路故障时，在tf时刻导通混合式换流器拓相连的辅助换相电路的辅助阀、在tf+Δt1时刻关断合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀被强迫关断时，关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，当tf所处控制周期结束时执行步骤流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式换[0139]步骤S13.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中[0143]步骤S21.导通混合式换流器拓[0144]步骤S22.导通混合式换流器拓扑结构换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助阀，在时刻关断混合式阀处于正向阻断状态、且混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的双向阀被强迫关断[0145]步骤S23.关断混合式换流器拓扑结构中与第i个桥臂连接的辅助换相电路的辅助[0146]其中，ΔT'off为一个控制周期内混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的晶闸管阀处于正向阻断状态的时长，Δt1为关断混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀的[0148]导通混合式换流器拓扑结构中第i个桥臂的可关断阀、关断混合式换流器拓扑结个桥臂连接的双向阀、在tf时刻导通混合式换