本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力電子變壓器H橋級聯(lián)整流橋的在線旁路方法。

背景技術(shù)：

電力電子變壓器是近年來隨著大功率電力電子技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的新型電力變壓器，它在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電力變壓器變壓、隔離和傳遞能量等基本功能的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)故障隔離、電能質(zhì)量控制、分布式直流電源接入等，該技術(shù)是未來電力變壓器發(fā)展的主要方向。電力電子變壓器主要由功率開關(guān)元件組成，包括主電路、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)部分，實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)良好的控制電路和驅(qū)動(dòng)電路可靠性較好，但主電路工作時(shí)涉及的影響因素眾多，是電力電子裝置的薄弱環(huán)節(jié)，其穩(wěn)定運(yùn)行能力決定電力電子裝置的連續(xù)運(yùn)行能力。在電力電子變壓器中，可控H橋結(jié)構(gòu)是使用最多最頻繁的功率單元，保證H橋電路的穩(wěn)定運(yùn)行就可以大大提高電力電子變壓器的可靠性、安全性。

為了保證電力電子變壓器的可靠運(yùn)行，對應(yīng)H橋的現(xiàn)有旁路方法是在每個(gè)功率單元中設(shè)置相應(yīng)的旁路結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)鏈節(jié)的保護(hù)?；痉绞绞欠床⒙?lián)晶閘管結(jié)構(gòu)，但鏈節(jié) H 橋開關(guān)過程中產(chǎn)生的高頻率、高 du/dt 的脈沖電壓極易導(dǎo)致晶閘管的誤導(dǎo)通，采用 RC吸收電路也難以解決問題；另一種方式采用二極管整流接單晶閘管旁路，晶閘管配有阻容緩沖吸收回路，防止過大的 du/dt 及過高的反向恢復(fù)電壓對器件的損壞。旁路電路直流側(cè)與電壓源換流器直流側(cè)通過 10kΩ級的隔離電阻連接，固定電位、抑制局放的同時(shí)防止對晶閘管的干擾；還可以采用兩只反向串聯(lián)的GBT 器件組成的旁路結(jié)構(gòu)。當(dāng)鏈節(jié)單元內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，封鎖 H 橋電路，同時(shí)開通旁路 IGBT，在此過程中會(huì)出現(xiàn)沖擊電流和電壓，IGBT 器件承受沖擊的能力比較弱，很容易因承受沖擊電流和電壓而損壞，且控制電源也不容易獲取。還有一些則采用傳統(tǒng)機(jī)械旁路接觸器作為旁路機(jī)構(gòu)，故障鏈節(jié)旁路時(shí)需閉鎖整個(gè)閥組三組鏈節(jié)脈沖，在此期間無功電流為零，無法實(shí)現(xiàn) PET 的不間斷運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電力電子變壓器H橋級聯(lián)整流橋的在線旁路方法，能夠在原有硬件設(shè)備上不需要增加任何硬件成本就可實(shí)現(xiàn)對整流橋的在線旁路，大大降低了硬件成本并保證了電力電子變壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電力電子變壓器H橋級聯(lián)整流橋的在線旁路方法，包括以下步驟：

（1）獲取整流橋電流數(shù)據(jù)；

（2）根據(jù)獲得的電流分析整流橋的狀態(tài)；

（3）根據(jù)整流橋的狀態(tài)選擇對應(yīng)的旁路路徑；

（4）完成旁路切換操作。

優(yōu)選的，所述步驟（1）包括：利用電流檢測元件分別獲取或計(jì)算出整流橋4個(gè)橋臂支路的電流。

優(yōu)選的，所述步驟（2）包括：根據(jù)每個(gè)橋臂支路上電流的有無或大小分析對應(yīng)橋臂是否正常、短路或者開路。

優(yōu)選的，所述步驟（3）包括：所述整流橋由S1、S2、S3、S4四個(gè)橋臂構(gòu)成，每一個(gè)橋臂由一個(gè)可控開關(guān)元件和一個(gè)二極管方向并聯(lián)而成；S1和S3互為對臂，S2和S4互為對臂S1和S3的公共端以及S2和S4的公共端分別是輸入端的兩個(gè)端點(diǎn)，S1和S2的公共端以及S3和S4的公共端分別是輸出端的兩個(gè)端點(diǎn)；分析得到橋臂S1或S2開路時(shí)，將橋臂S3和S4作為旁路路徑；分析得到橋臂S3或S4開路時(shí)，將橋臂S1和S2作為旁路路徑。

優(yōu)選的，所述步驟（4）包括：根據(jù)所選的旁路路徑分別控制對應(yīng)路徑上的兩個(gè)開關(guān)元件的通斷來實(shí)現(xiàn)旁路的目的。

本發(fā)明能夠在原有硬件設(shè)備上不需要增加任何硬件成本就可實(shí)現(xiàn)對整流橋的在線旁路，大大降低了硬件成本并保證了電力電子變壓器的運(yùn)行穩(wěn)定性。

附圖說明

圖 1 為本發(fā)明的流程示意圖；

圖 2 為本發(fā)明實(shí)施例提供的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方案

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖1和圖2，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

一種電力電子變壓器H橋級聯(lián)整流橋的在線旁路方法，包括以下步驟：

步驟S1、獲取整流橋電流數(shù)據(jù)。

通過在整流橋上安裝合適的電流檢測元件分別獲取或者根據(jù)電流檢測元件計(jì)算出整流橋4個(gè)橋臂支路的電流。

步驟S2、根據(jù)獲得的電流分析整流橋的狀態(tài)。

經(jīng)過步驟S1獲取整流橋橋臂電流后，根據(jù)每個(gè)橋臂支路上電流的有無或大小分析對應(yīng)橋臂是否正常、短路或者開路。

步驟S3、根據(jù)整流橋的狀態(tài)選擇對應(yīng)的旁路路徑。

整流橋由S1、S2、S3、S4四個(gè)橋臂構(gòu)成，每一個(gè)橋臂由一個(gè)可控開關(guān)元件和一個(gè)二極管方向并聯(lián)而成；S1和S3互為對臂，S2和S4互為對臂S1和S3的公共端以及S2和S4的公共端分別是輸入端的兩個(gè)端點(diǎn)，S1和S2的公共端以及S3和S4的公共端分別是輸出端的兩個(gè)端點(diǎn)；分析得到橋臂S1或S2開路時(shí)，將橋臂S3和S4作為旁路路徑；分析得到橋臂S3或S4開路時(shí)，將橋臂S1和S2作為旁路路徑。

步驟S4、完成旁路切換操作。

經(jīng)過步驟S3選擇好旁路路徑后，根據(jù)所選的旁路路徑分別控制對應(yīng)路徑上的兩個(gè)開關(guān)元件的通斷來實(shí)現(xiàn)旁路的目的。

如圖2（a）所示，當(dāng)檢測到整流橋橋臂S1或橋臂S2斷路后，選擇橋臂S3和橋臂S4作為旁路路徑，高壓交流電正半周時(shí)如圖中實(shí)線路徑所示，電流經(jīng)過橋臂S3的開關(guān)元件然后從橋臂S4的二極管流出，由此構(gòu)成正半周的旁路路徑；高壓交流電負(fù)半周時(shí)如圖虛線路徑所示，電流經(jīng)過橋臂S4的開關(guān)元件后從橋臂S3的二極管流出，構(gòu)成負(fù)半周的旁路路徑，通過S3、S4兩個(gè)橋臂的配合實(shí)現(xiàn)了該整流橋的故障在線旁路功能。同理，整流橋S3或S4出現(xiàn)斷路后也可以根據(jù)同樣的方法選用S1和S2作為旁路路徑，如圖2（b）所示。