一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑制造技术

一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，包括第一电容组C1，第二电容组C2，4个全控型半导体器件T1，T2，T3，T4，和故障隔离组合电路(7)。第一全控型半导体器件(T1)、第二全控型半导体器件(T2)与第一电容组(C1)；第三全控型半导体器件(T3)、第四全控型半导体器件(T4)与第二电容组(C2)分别连接成半桥子单元形式。故障隔离组合电路(7)的六个引出的端子(11、12、13、14、15、16)分别与第一电容组(C1)的正极(1)、负极(2)，第二电容组(C2)的正极(3)、负极(4)，T1与T2的连接点(5)，T3与T4的连接点(6)连接。

【技术实现步骤摘要】
一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑
本专利技术涉及一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元。
技术介绍
由于基于电压源变换的直流输电独特的优势，其在清洁新能源并网、城市输配电增容改造、海上孤立负荷送电等领域具有广阔的应用前景。基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)由于采用半桥子模块级联的形式，具有对器件一致触发动态均压要求低、扩展性好、输出电压波形品质高、开关频率低、运行损耗低等诸多优点，已成为当前换流器选择的主流趋势。然而这种结构存在无法有效处理直流故障的固有缺陷。当直流侧发生故障时，全控型开关器件所反并联的续流二极管容易构成故障点与交流系统直接连通的能量馈送回路，无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除。目前已投运的VSC-HVDC工程大多采用电缆敷设线路，以减少直流故障发生概率，但造价昂贵、经济效益差。利用换流器自身控制实现直流侧故障的自清除，无需机械设备动作，故系统恢复很快，该技术已广泛应用在传统直流输电技术中，即通过强制移相快速消除弧道电流。寻找具有直流故障穿越能力的新型换流器，而且，这是目前学术界和工业界的研究热点。2010年ALSTOM公司在国际大电网会议上提出了多种结合传统两电平换流器和MMC结构特点的混合式换流器，其中桥臂交替导通多电平换流器和混合级联多电平换流器均具有直流故障穿越能力。但是控制较为复杂，子单元电容电压均衡较为困难。采用全桥子模块(fullbridgesub-module，FBSM)虽然也具有直流闭锁能力，但是正常运行时损耗较大，且换流站成本显著增加。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术不足，提出一种新的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑。本专利技术可使整个换流站在具备直流侧故障处理能力的同时，正常运行时尽可能降低损耗，并且可以降低换流站建造成本。本专利技术直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元可以由第一电容组，第二电容组，四个全控型半导体器件，以及故障隔离组合电路组成，其连接方式如下：第一电容组的正极与第一全控型半导体器件的集电极连接；第一全控型半导体器件的发射极与第二全控型半导体器件的集电极连接，作为第一全控型器件连接点；第二全控型半导体器件的发射极与第一电容组的负极连接；第二电容组的正极与第三全控型半导体器件的集电极连接；第三全控型半导体器件的发射极与第四全控型半导体器件的集电极连接，作为第二全控型器件连接点；第四全控型半导体器件的发射极与第二电容组的负极连接。故障隔离组合电路的第一引出端子与第一电容组的正极连接，故障隔离组合电路的第二引出端子与第一电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第三引出端子与第二电容组的正极连接,故障隔离组合电路的第四引出端子与第二电容组的负极连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第一全控型器件连接点连接，故障隔离组合电路的第五引出端子与第二全控型器件连接点连接。故障隔离组合电路的第七端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路的第八端子作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。所述的子单元正常工作时，当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为0，第一电容组和第二电容组不接入电路。当第一全控型半导体器件关断，第二全控型半导体器件开通，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第二电容组两端电压；第一电容组不接入电路。当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件关断，第四全控型半导体器件开通时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组两端电压；第二电容组不接入电路。当第一全控型半导体器件开通，第二全控型半导体器件关断，第三全控型半导体器件开通，第四全控型半导体器件关断时，所述的子单元第一引出端子与第二引出端子之间电压为第一电容组和第二电容组两端电压之和。所述的子单元闭锁时，根据故障隔离组合电路结构的不同，工作原理也不同。所述的故障隔离组合电路可以由第一二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成，也可以由第二二极管模块和第五全控型半导体器件组合组成，也可以由第一二极管模块和第五全控型半导体器件组合组成，也可以由第二二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成，也可以由第一二极管模块、第二二极管模块、第五全控型半导体器件和第六全控型半导体器件组合组成。当所述的故障隔离组合电路由第一二极管模块、第二二极管模块、第五全控型半导体器件、第六全控型半导体器件组成时，第一二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与第五全控型半导体器件的集电极连接，第五全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第二端子连接，第六全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接，第六全控型半导体器件的发射极与第二二极管模块的阴极连接，第二二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。第六全控型半导体器件的发射极与第五全控型半导体器件的集电极连接。故障隔离组合电路的第五端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第六端子与第八端子连接。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当所述的故障隔离组合电路由第一二极管模块和第六全控型半导体器件组合组成时，第六全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第五端子连接，第六全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接。第一二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。在这种连接方式下，故障隔离组合电路的第一端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第六端子与第八端子连接。故障隔离组合电路的第二端子空置。所有全控型半导体器件闭锁后，当电流从所述的子单元第一引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组两端电压和第二电容组两端电压之和形成反电动势，阻断流入电流。当电流从所述的子单元第二引出端子流入时，第一电容组，第二电容组串联正向接入电路，第一电容组旁路，第二电容组正向接入电路，第二电容组两端电压形成反电动势，阻断流入电流。当所述的故障隔离组合电路由第五全控型半导体器件、第二二极管模块组成。第五全控型半导体器件的发射极与故障隔离组合电路的第二端子连接，第五全控型半导体器件的集电极与故障隔离组合电路的第三端子连接。第二二极管模块的阴极与故障隔离组合电路的第一端子连接，第一二极管模块的阳极与故障隔离组合电路的第四端子连接。故障隔离组合电路的第五端子与故障隔离组合电路的第七端子连接，故障隔离组合电路的第四端子与第八端子连接。故障隔离组合电路的第三端子空置。所有全控型半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于：所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组(C1)、第二电容组(C2)、四个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4)，以及故障隔离组合电路(7)组成；第一电容组(C1)的正极(1)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为第一全控型器件连接点(5)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第一电容组(C1)的负极(2)连接；第二电容组(C2)的正极(3)与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为第二全控型器件连接点(6)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(4)连接；所述故障隔离组合电路(7)的第一引出端子(11)与第一电容组(C1)的正极(1)连接，故障隔离组合电路(7)的第二引出端子(12)与第一电容组(C1)的负极(2)连接，故障隔离组合电路(7)的第三引出端子(13)与第二电容组(C2)的正极(3)连接,故障隔离组合电路(7)的第四引出端子(14)与第二电容组(C2)的负极(4)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(15)与第一全控型器件连接点(5)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(16)与第二全控型器件连接点(6)连接；故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子。...

【技术特征摘要】
1.一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于：所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组(C1)、第二电容组(C2)、四个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4)，以及故障隔离组合电路(7)组成；第一电容组(C1)的正极(1)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为第一全控型器件连接点(5)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第一电容组(C1)的负极(2)连接；第二电容组(C2)的正极(3)与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为第二全控型器件连接点(6)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(4)连接；所述故障隔离组合电路(7)的第一引出端子(11)与第一电容组(C1)的正极(1)连接，故障隔离组合电路(7)的第二引出端子(12)与第一电容组(C1)的负极(2)连接，故障隔离组合电路(7)的第三引出端子(13)与第二电容组(C2)的正极(3)连接,故障隔离组合电路(7)的第四引出端子(14)与第二电容组(C2)的负极(4)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(15)与第一全控型器件连接点(5)连接，故障隔离组合电路(7)的第六引出端子(16)与第二全控型器件连接点(6)连接；故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第二引出端子；所述的故障隔离组合电路(7)由第五全控型半导体器件(T5)、第六全控型半导体器件(T6)、第一二极管模块(D1)，以及第二二极管模块(D2)组成；第一二极管模块(D1)的阴极与故障隔离组合电路(7)的第一端子(11)连接，第一二极管模块(D1)的阳极与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接，第五全控型半导体器件(T5)的发射极与故障隔离组合电路(7)的第二端子(12)连接，第六全控型半导体器件(T6)的集电极与故障隔离组合电路(7)的第三端子(13)连接，第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)与第二二极管模块(D2)的阴极连接，第二二极管模块(D2)的阳极与故障隔离组合电路(7)的第四端子(14)连接；第六全控型半导体器件(T6)的发射极(20)与第五全控型半导体器件(T5)的集电极(19)连接；故障隔离组合电路(7)的第五端子(15)与故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)连接，故障隔离组合电路(7)的第六端子(16)与第八端子(18)连接。2.一种直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元拓扑，其特征在于：所述的直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元由第一电容组(C1)、第二电容组(C2)、四个全控型半导体器件(T1、T2、T3、T4)，以及故障隔离组合电路(7)组成；第一电容组(C1)的正极(1)与第一全控型半导体器件(T1)的集电极连接；第一全控型半导体器件(T1)的发射极与第二全控型半导体器件(T2)的集电极连接，作为第一全控型器件连接点(5)；第二全控型半导体器件(T2)的发射极与第一电容组(C1)的负极(2)连接；第二电容组(C2)的正极(3)与第三全控型半导体器件(T3)的集电极连接；第三全控型半导体器件(T3)的发射极与第四全控型半导体器件(T4)的集电极连接，作为第二全控型器件连接点(6)；第四全控型半导体器件(T4)的发射极与第二电容组(C2)的负极(4)连接；所述故障隔离组合电路(7)的第一引出端子(11)与第一电容组(C1)的正极(1)连接，故障隔离组合电路(7)的第二引出端子(12)与第一电容组(C1)的负极(2)连接，故障隔离组合电路(7)的第三引出端子(13)与第二电容组(C2)的正极(3)连接,故障隔离组合电路(7)的第四引出端子(14)与第二电容组(C2)的负极(4)连接，故障隔离组合电路(7)的第五引出端子(15)与第一全控型器件连接点(5)连接，故障隔离组合电路(7)的第六引出端子(16)与第二全控型器件连接点(6)连接；故障隔离组合电路(7)的第七端子(17)作为直流故障隔离型柔性直流输电换流站子单元的第一引出端子，故障隔离组合电路(7)的第八端子(18)作为直流故障隔离...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晋，韦统振，霍群海，韩立博，张桐硕，吴理心，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11