集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构及其控制方法，旁路结构包括快速断路器、电动操作机构、控制通讯模块和直流开关电源，快速断路器并联在功率模块的直流输出端，电动操作机构的控制输出端和快速断路器的控制端相连，且电动操作机构和控制通讯模块相连，直流开关电源的输出端分别与电动操作机构、控制通讯模块相连；旁路结构的控制方法通过控制通讯模块检测功率模块的状态量，并根据状态量判断功率模块的状态变化，根据功率模块的状态变化控制快速断路器的开关状态，实现集约型直流融冰装置SVG的功率模块在故障时自动旁路。本发明专利技术具有结构简单、性能可靠、成本经济、安全可靠、实施方便快捷的优点。

【技术实现步骤摘要】
集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构及其控制方法
本专利技术涉及电气工程技术，具体涉及一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构及其控制方法。
技术介绍
直流融冰是输电线路抗击雨雪冰冻灾害最直接有效的手段，在冬季覆冰期有力保障了大电网的安全稳定运行。集约型直流融冰装置是在直流融冰的基础上兼具了动态无功补偿功能，无功补偿功能由SVG实现。因此在非覆冰期装置能对电网进行动态无功补偿，极大地提高了装置利用率。目前主流SVG结构为链式结构，每一链节由N个相同的功率模块串联构成，功率模块核心为H桥结构逆变单元，根据链与链之间的不同连接方式可构成Y型或△型。由于链节为串联结构，单个功率模块发生故障变可导致整个链节工作异常，SVG被迫退出运行。因此为了提高SVG的运行可靠性，减少装置的频繁投切，每一链节中应设置若干个冗余功率单元。在少于冗余个数的功率单元发生故障时，故障功率单元自动实现旁路，正常单元继续运行，保证链节正常工作。只有被旁路的功率单元数量多于冗余个数时，装置链节故障时，装置应退出运行。因此需要针对功率单元设计简单、可靠、经济的旁路电路，提高装置容错率，保证SVG可靠、稳定运行。目前旁路结构设计分为两类，电子旁路和机械旁路。电子旁路可采用外加的反并联的晶闸管或IGBT等可控器件构成旁路通路，在发生故障时封锁H桥中IGBT的驱动脉冲，同时向旁路器件持续发出驱动脉冲，形成通路完成旁路。电子旁路动作速度快，但缺点在于旁路器件的工作电压与电流需与模块相同配置，成本高且可靠性差，可控器件一旦发生损坏，则导致旁路失效。机械旁路的可靠性远高于电子旁路，但目前机械旁路结构中多采用常规单相交流真空断路器，配备磁力操作机构，利用电容对电磁线圈放电实现分合闸。这种旁路结构较为复杂，体积大，成本高，难以大面积推广使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种结构简单、性能可靠、成本经济的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，并在此基础上提供了一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构的控制方法，能够实现集约型直流融冰装置SVG功率模块的安全可靠、实施方便快捷的自动控制。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，包括快速断路器、电动操作机构、控制通讯模块和直流开关电源，所述快速断路器并联在集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端，所述电动操作机构的控制输出端和快速断路器的控制端相连，且所述电动操作机构和控制通讯模块相连，所述直流开关电源的输出端分别与电动操作机构、控制通讯模块相连。优选地，所述直流开关电源的输入端还连接有储能单元，且储能单元的输出端还分别与电动操作机构、控制通讯模块相连。优选地，所述快速断路器为三相塑壳断路器，且所述三相塑壳断路器的三相输入端和三相输出端均并联使用。优选地，所述电动操作机构的执行部件为低压驱动型直流电机，所述低压驱动型直流电机与和控制通讯模块相连以输出快速断路器的状态信号。优选地，所述控制通讯模块为FPGA光纤通讯模块。优选地，所述直流开关电源为DC-DC转换电路，且所述直流开关电源的电源输入端与储能单元相连。优选地，所述储能单元为超级电容组成。另一方面，本专利技术还提供一种前述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构的控制方法，实施步骤包括：1）通过控制通讯模块检测集约型直流融冰装置SVG的功率模块的状态量，并根据状态量判断集约型直流融冰装置SVG的功率模块的状态变化，如果集约型直流融冰装置SVG的功率模块发生故障，则跳转执行步骤2）；如果集约型直流融冰装置SVG的功率模块工作正常，则跳转执行步骤5）；2）控制通讯模块检测当前故障功率模块与已旁路的功率模块数量之和n是否小于功率模块冗余配置数量N，如果满足则跳转执行步骤3）；如若不满足则跳转执行步骤7）；3）控制通讯模块向电动操作机构以及集约型直流融冰装置SVG的功率模块的控制器发送旁路动作信号；集约型直流融冰装置SVG的功率模块的控制器收到旁路动作信号后闭锁功率模块内部IGBT驱动脉冲；4）通过直流开关电源为电动操作机构提供电源，电动操作机构在收到旁路动作信号后立刻控制快速断路器闭合，将集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端短接，使得集约型直流融冰装置SVG的功率模块被旁路；跳转执行步骤1）；5）控制通讯模块向电动操作机构以及集约型直流融冰装置SVG的功率模块的控制器发送恢复动作信号；集约型直流融冰装置SVG的功率模块的控制器收到恢复动作信号后解锁功率模块内部IGBT驱动脉冲；6）通过直流开关电源为电动操作机构提供电源，电动操作机构在收到恢复动作信号后立刻控制快速断路器断开，将集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端恢复，使得集约型直流融冰装置SVG的功率模块正常输出；跳转执行步骤1）；7）控制通讯模块闭锁所有功率模块内部IGBT驱动脉冲，发出进线断路器跳闸命令，接通功率模块储能电容泄能回路，装置退出运行。优选地，所述直流开关电源的输入端还连接有储能单元，且储能单元的输出端还分别与电动操作机构、控制通讯模块相连；步骤4）和步骤6）中通过直流开关电源为电动操作机构提供电源时，还包括检测直流开关电源的工作状态，如果直流开关电源发生故障，则通过储能单元直接为电动操作机构提供电源。本专利技术的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构具有下述优点：本专利技术的旁路结构包括快速断路器、电动操作机构、控制通讯模块和直流开关电源，快速断路器并联在集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端，电动操作机构的控制输出端和快速断路器的控制端相连，且电动操作机构和控制通讯模块相连，直流开关电源的输出端分别与电动操作机构、控制通讯模块相连，该旁路结构装置结构简单、工作可靠，可在功率模块发生故障的情况下闭锁功率模块内部IGBT驱动脉冲并同时迅速完成旁路，防止功率模块发生损坏，避免了集约型直流融冰装置因个别异常模块而导致装置整体退出运行，极大地提升了装置的工作可靠性。本专利技术集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构的控制方法具有下述优点：本实施例的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构的控制方法在功率模块发生故障的情况下，由控制通讯模块控制电动操作机构工作，实现断路器快速闭合，完成功率模块可靠旁路，可在功率模块发生故障的情况下闭锁模块内部IGBT驱动脉冲同时迅速完成旁路，防止功率模块发生损坏，避免了集约型直流融冰装置因个别异常模块而导致装置整体退出运行，极大地提升了装置的工作可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的旁路结构的框架结构示意图图例说明：1、快速断路器；2、电动操作机构；3、控制通讯模块；4、直流开关电源；5、储能单元。具体实施方式如图1所示，本实施例的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构包括快速断路器1、电动操作机构2、控制通讯模块3和直流开关电源4，快速断路器1并联在集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端，电动操作机构2的控制输出端和快速断路器1的控制端相连，且电动操作机构2和控制通讯模块3相连，直流开关电源4的输出端分别与电动操作机构2、控制通讯模块3相连。本实施例中，直流开关电源4的输入端还连接有储能单元5，且储能单元5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：包括快速断路器（1）、电动操作机构（2）、控制通讯模块（3）和直流开关电源（4），所述快速断路器（1）并联在集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端，所述电动操作机构（2）的控制输出端和快速断路器（1）的控制端相连，且所述电动操作机构（2）和控制通讯模块（3）相连，所述直流开关电源（4）的输出端分别与电动操作机构（2）、控制通讯模块（3）相连。

【技术特征摘要】
1.一种集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：包括快速断路器（1）、电动操作机构（2）、控制通讯模块（3）和直流开关电源（4），所述快速断路器（1）并联在集约型直流融冰装置SVG的功率模块的直流输出端，所述电动操作机构（2）的控制输出端和快速断路器（1）的控制端相连，且所述电动操作机构（2）和控制通讯模块（3）相连，所述直流开关电源（4）的输出端分别与电动操作机构（2）、控制通讯模块（3）相连。2.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述直流开关电源（4）的输入端还连接有储能单元（5），且储能单元（5）的输出端还分别与电动操作机构（2）、控制通讯模块（3）相连。3.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述快速断路器（1）为三相塑壳断路器，且所述三相塑壳断路器的三相输入端和输出端均并联使用。4.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述电动操作机构（2）的执行部件为低压驱动型直流电机，所述低压驱动型直流电机与和控制通讯模块（3）相连以输出快速断路器（1）的状态信号。5.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述控制通讯模块（3）为FPGA光纤通讯模块。6.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述直流开关电源（4）为DC-DC转换电路，且所述直流开关电源（4）的电源输入端与储能单元（5）相连。7.根据权利要求1所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构，其特征在于：所述储能单元（5）为超级电容组成。8.一种权利要求1～7中任意一项所述的集约型直流融冰装置SVG功率模块旁路结构的控制方法，其特征在于实施步骤包括：1）通过控制通讯模块检测集约型直流融冰装置SVG的功率模块的状态量，并根据状态量判断集约型直流融冰装置SVG的功率模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，毛新果，李波，谭艳军，朱思国，黄清军，朱远，
申请(专利权)人：湖南省湘电试研技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43