基于smc-vbc-vm的igbt換流閥閥控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高壓柔性直流換流站IGBT換流閥閥控系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種在高壓柔性直流換流站中應(yīng)用的基于SMC-VBC-VM的IGBT換流閥閥控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓柔性直流輸電做為一種新型的直流輸電技術(shù)，是采用與常規(guī)直流輸電工程采用晶閘管作為換流閥差異較大的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)絕緣柵雙極型晶體管、復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件作為換流閥，具有自關(guān)斷能力的全控型器件、開關(guān)速度快、頻率高、損耗小的IGBT換流閥也是高壓柔性直流換流站重要核心電氣設(shè)備。
[0003]在基于MMC拓撲接線的IGBT換流閥柔性直流輸電工程中，為了避免電流過大及急速上升造成對價格昂貴IGBT換流閥器件的損壞，對于由IGBT換流閥設(shè)備成套的IGBT換流閥控制、監(jiān)視及保護的閥控系統(tǒng)有著苛刻的技術(shù)要求。
[0004]目前，高壓柔性直流換流閥多數(shù)采用IGBT整流器作為基本單元，稱為換流橋，一般由兩個或多個換流橋組成換流系統(tǒng)，實現(xiàn)高壓柔性換流站交流變直流、直流變交流的輸電功能。隨著電力電子器件的進一步發(fā)展，高壓柔性直流輸電技術(shù)必將具有更廣闊的應(yīng)用范圍和更好的發(fā)展前景，而IGBT換流閥閥控系統(tǒng)的可靠性對保障高壓柔性直流輸電系統(tǒng)IGBT換流閥的運行性能和安全性至關(guān)重要。但采用IGBT做為高壓柔性直流輸電工程換流閥的閥控系統(tǒng)設(shè)計目前還未形成相應(yīng)的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于SMC-VBC-VM的IGBT換流閥閥控系統(tǒng)，為高壓柔性直流輸電系統(tǒng)IGBT換流閥安全穩(wěn)定運行提供保障。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種基于SMC-VBC-VM的IGBT換流閥閥控系統(tǒng)，其特征在于:它包括IGBT換流閥、IGBT換流閥子模塊控制器、IGBT閥基控制設(shè)備和IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)，所述IGBT換流閥內(nèi)包括若干由IGBT管構(gòu)成的子模塊;所述IGBT換流閥子模塊控制器分別與所述IGBT閥基控制設(shè)備、IGBT換流閥進行信息交互，所述IGBT換流閥子模塊控制器用于接收所述IGBT閥基控制設(shè)備傳輸至的控制信息，并將該控制信息傳輸至所述IGBT換流閥內(nèi)的各子模塊;所述IGBT換流閥子模塊控制器將檢測到的所述IGBT換流閥內(nèi)各子模塊的運行狀態(tài)信息傳輸至所述IGBT閥基控制設(shè)備;所述IGBT閥基控制設(shè)備將接收到的所述IGBT換流閥內(nèi)各子模塊的運行狀態(tài)信息傳輸至所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)，所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)通過標準接口與現(xiàn)有高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)直接連接進行信息交互，所述高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)經(jīng)所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)、IGBT閥基控制設(shè)備為所述IGBT換流閥提供其所需的交流電壓；所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)測到的所述IGBT換流閥內(nèi)各子模塊狀態(tài)信息傳輸至所述高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)，所述高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)根據(jù)出現(xiàn)故障的子模塊數(shù)量向所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出控制信息。
[0007]進一步，所述IGBT換流閥子模塊控制器由若干子模塊控制器構(gòu)成，每一所述子模塊控制器分別用于監(jiān)測所述IGBT換流閥中一子模塊的工作狀態(tài)、接收所述IGBT閥基控制設(shè)備發(fā)出的控制信息，并將子模塊的狀態(tài)傳輸至所述IGBT閥基控制設(shè)備。
[OOO8 ] 進一步，所述IGB T閥基控制設(shè)備包括電流控制單元、橋臂匯總控制單元和橋臂分段控制單元，所述IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)所述電流控制單元與所述IGBT換流閥進行信息交互，所述電流控制單元經(jīng)所述橋臂匯總控制單元與所述橋臂分段控制單元進行信息交互，所述橋臂分段控制單元與所述IGBT換流閥子模塊控制器進行信息交互。
[0009]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型提出基于IGBT換流閥子模塊控制器-1GBT閥基控制設(shè)備-1GBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)分層、分布式結(jié)構(gòu)的IGBT換流閥閥控系統(tǒng)，為高壓柔性直流輸電系統(tǒng)IGBT換流閥閥控系統(tǒng)提供較為成熟可靠的技術(shù)方案，為高壓柔性直流輸電系統(tǒng)IGBT換流閥安全穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。2、本實用新型采用標準對外接口，通過IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)與高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)進行通訊，保障高壓柔性直流IGBT換流閥的正常運行和故障時換流閥的安全退出，也方便換流站的后期運行維護工作。3、本實用新型IGBT閥基控制設(shè)備的保護策略分為子模塊保護策略、閥段保護策略及整個IGBT換流閥層級保護策略等三級保護，針對橋臂電流和閥基控制設(shè)備自身狀態(tài)進行了實時監(jiān)控與保護，確保在閥基控制設(shè)備內(nèi)部通信實現(xiàn)故障的情況下保證IGBT換流閥安全退出運行，避免對IGBT換流閥造成的損壞。本實用新型可以在高壓柔性直流換流站中應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0012]如圖1所示，本實用新型提供一種基于SMC-VBC-VM的IGBT換流閥閥控系統(tǒng)，其包括IGBT換流閥、IGBT換流閥子模塊控制器、IGBT閥基控制設(shè)備VBC和IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM，其中IGBT換流閥為現(xiàn)有裝置，其內(nèi)包括若干由IGBT管、二極管D和電容等元件構(gòu)成的子模塊。IGBT換流閥子模塊控制器分別與IGBT閥基控制設(shè)備VBC、IGBT換流閥進行信息交互，IGBT換流閥子模塊控制器用于接收IGBT閥基控制設(shè)備VBC傳輸至的控制信息，并將該控制信息傳輸至IGBT換流閥內(nèi)的各子模塊；IGBT換流閥子模塊控制器將檢測到的IGBT換流閥內(nèi)各子模塊的運行狀態(tài)信息傳輸至IGBT閥基控制設(shè)備VBC ο IGBT閥基控制設(shè)備VBC設(shè)置在換流站二次設(shè)備室內(nèi)，將接收到的IGBT換流閥內(nèi)各子模塊的運行狀態(tài)信息傳輸至IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM，IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM用于監(jiān)測IGBT換流閥內(nèi)各子模塊中各IGBT管的開通與關(guān)斷次數(shù)以及IGBT管平均通斷頻率與導通時間，并根據(jù)該導通次數(shù)、頻率和時間判斷各個IGBT管或其它相關(guān)元件的異?；驌p壞;在所有的冗余子模塊全部損壞后，IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM將發(fā)出警報。IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM通過標準接口與現(xiàn)有高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)直接連接進行信息交互，由高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)經(jīng)IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM、IGBT閥基控制設(shè)備VBC為IGBT換流閥提供其所需的交流電壓；IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM將監(jiān)測到的IGBT換流閥內(nèi)各子模塊狀態(tài)信息傳輸至高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)，高壓柔性直流換流站直流控制保護系統(tǒng)根據(jù)出現(xiàn)故障的子模塊數(shù)量向IGBT換流閥元件監(jiān)控系統(tǒng)VM發(fā)出控制信息，若出現(xiàn)故障的子模塊數(shù)量超過冗余子模塊數(shù)則發(fā)出換流閥閉鎖信息，以保障IGBT換流閥安全退出運行，大大減少了故障范圍和IGBT換流閥更嚴重故障帶來的經(jīng)濟損失。
[0013]上述實施例中，IGBT換流閥子模塊控制器具備過流保護、IGBT驅(qū)動故障保護、取能電源故障保護、過電壓保護、光通訊保護及電壓采集通路故障保護等保護功能，其由若干SMC(Sub Module Controller,子模塊控制器)構(gòu)成，每一