CN102097926B - 一种高位取能电源故障保护方法 - Google Patents
一种高位取能电源故障保护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102097926B CN102097926B CN201110007987.6A CN201110007987A CN102097926B CN 102097926 B CN102097926 B CN 102097926B CN 201110007987 A CN201110007987 A CN 201110007987A CN 102097926 B CN102097926 B CN 102097926B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- power supply
- failure
- monitoring
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 claims description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 1
- 229940055355 control rx Drugs 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高位取能电源的故障保护方法，该方法包括下述步骤：取能电源从直流侧电容获取能量，分别为上、下管IGBT驱动和中控单元提供电源；监测故障；处理失电故障；处理带电故障；故障监测包括输入电压幅值和电压上升变换率du/dt监测和三路输电电压幅值监测；失电故障处理是指在功率模块启动失败时，电源无输出，功率模块控制器失电所实施的关联保护；带电故障处理是指电源已有输出电压，功率模块带电工作期间，发生电源故障所实施的关联保护；本发明提供的方案在常规电源控制保护之外添加了与功率模块其他部分相关联保护，有效实施取能电源输出失电故障及输出带电故障时高压IGBT换流阀保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源的保护方法，具体讲涉及一种用高压/特高压大功率管IGBT换流阀的高位取能电源的故障保护方法。
背景技术
对于电力***中高压/特高压换流器，IGBT换流阀得到越来越多的应用，由于换流阀中各功率模块电位不同且处于较高电位，必须要解决功率模块控制器的高电位可靠供电问题。
目前常见的有低压送能和高压取能两类。低压送能即从将地电位电源经过高压隔离后给功率模块控制器供电，存在外部绝缘和结构安装等问题，设备的体积和造价都很大，一般用于电压相对较低场合。对于电压较高场合，通常采用高电位取能，即从功率模块主电路部分取能给控制电路供电。
现有高位取能方式于高压取能中常见的电流取能和电压取能。电流取能通常利用特制的电流互感器(CT)从有电流的线路上感应电压，通过处理后供电；电压取能通过并联于阻容电路两端结合电压变换电路进行取能供电。绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)对取能电源供电有着极高的要求。器件主功率极两端可靠承担高主电压和快速电压变化率要求触发板必须带电正常工作，否则会损坏开关器件。由于取能电源是从功率模块本身主电路部分取能，电源工作前开关器件必定已承受了一定的主电压，因此如何保障高位取能电源工作前和故障时功率模块可靠性成为基于IGBT高压/特高压换流阀的一个关键问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高位取能电源故障保护方法，本方法在常规电源控制保护之外添加了与功率模块其他部分相关联保护，有效实施取能电源输出失电故障及输出带电故障时高压IGBT换流阀保护。
本发明采用下述技术方案实现本发明的目的：
一种高位取能电源故障保护方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
A、取能电源从直流侧电容获取能量，分别为上、下管IGBT驱动和中控单元提供电源；
B、进行故障监测；
C、进行失电故障处理；
D、进行带电故障处理；
所述故障监测包括输入电压幅值和电压上升变换率du/dt监测和三路输电电压幅值监测；所述失电故障处理是指在功率模块启动失败时，电源无输出，功率模块控制器失电所实施的关联保护；所述带电故障处理是指电源已有输出电压，功率模块带电工作期间，发生电源故障所实施的关联保护。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤A中，所述取能电源采用DC电压取能，输入电压Vi取自于直流侧储能电容两端，所述取能电源包括两级DC/DC变换和电源控制保护单元，分别给模块控制器上、下管IGBT驱动及中控单元提供电源。
本发明提供的第二种优选的技术方案是：所述步骤B中，所述进行故障监测是监测输入电压幅值和电压上升变换率du/dt和三路输电电压幅值。
本发明提供的第三种优选的技术方案是：所述步骤C中，所述进行失电故障处理是进行启动无输出和启动输入电压上升变换率du/dt过高处理。
本发明提供的第四种优选的技术方案是：所述步骤D中，所述进行带电故障处理是进行输出故障和单路驱动输出故障带电故障处理。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
本发明提供的一种高位取能电源故障保护方法，在功率模块控制失电不能工作的情况，通过取能电源实施功率模块有效保护，提高了IGBT换流阀整体可靠性；不影响常规电源保护设计，单独增加本发明提出的电源关联保护；电源关联保护直接对功率模块元件保护，不经过功率模块控制器通信处理保护，保护方法实施快速。
附图说明
图1是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Coverter，MMC)结构框图；
图2是功率模块结构框图；
图3是取能电源关联保护方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
图1是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Coverter，MMC)结构框图，MMC由上、下两个桥臂的IGBT换流阀组成，换流阀一端连接至直流侧P或N端，另一端连接只交流侧AC。换流阀由功率模块PM(Power Module)级联而成，每个功率模块两个功率端子Npx和Nnx相连，每个功率模块的控制Rx和状态反馈Tx汇总于阀基控制器以实现整个换流阀的协调控制、状态监测和保护。
图2是功率模块结构框图，功率模块由一次电路、控制器和高位取能电源三部分组成。
一次电路包括上、下管IGBT组成的半桥电力电子单元、旁路单元和储能电容组成。
控制器由用于协调控制一次电路的中控单元和上、下管IGBT的驱动。
高位取能电源采用DC(Direct Current)电压取能，输入电压Vi取自于直流侧储能电容两端，包括两级直流/直流DC/DC变换和电源控制保护单元，两级变换拓扑可采用单管反激、单管正激、双管正激、双管反激以及三电平拓扑结构。其中第一级变换输出Vm为电源控制保护单元的供电电源，以保证第二级变换输出，即电源输出电压侧发生故障时仍能反馈故障告警信号给功率模块控制器；第二级变换输出三路Vo1、Vo2和Vo3分别给功率模块PM的控制器、上、下管IGBT驱动和中控单元供电。
本发明的取能电源控制保护在常规控制保护的基础上增加了与功率模块相关联的故障保护，取能电源关联保护方法如图3所示，取能电源关联故障保护包括故障监测、失电故障处理模块、带电故障处理模块和保护输出。故障监测包括输入电压幅值和电压上升变换率du/dt监测，以及三路输电电压幅值监测，根据监测信号可判断出关联故障。
失电故障处理是指在功率模块启动失败时，电源无输出，功率模块控制器失电，此时应实施失电故障处理，避免故障范围扩大，隔离故障功率模块，保证整个阀不受影响持续运行。失电故障处理的故障有以下两种情况：
(1)启动无输出：在功率单元启动充电阶段，实时监测输入和输出电压，当输入电压已达取能电源启动电压，而电源无输出，则取能故障，闭合旁路单元ByPass，停止充电，避免下管IGBT和储能电容过压损害，同时隔离功率模块，换流阀其余功率模块继续保持工作。
(2)启动输入du/dt过高：在功率单元启动充电阶段，实时监测输入和输出电压，在电源有输出之前，若充电du/dt大于保护值，则闭合旁路单元ByPass，停止充电，避免下管IGBT由于输入du/dt过高而损坏。
带电故障处理是指电源已有输出电压，功率模块带电工作期间，发生电源故障所实施的关联保护。其处理的故障有以下两种情况：
(1)输出故障：功率模块中控单元供电故障，或上、下管IGBT驱动供电同时故障，则发出故障告警信号给中控单元，以实施功率模块闭锁(BLOCK)和旁路(ByPass)保护。
(2)单路驱动输出故障：仅有上、下管IGBT驱动，其中一路IGBT电源输出故障，则闭锁电源另一路IGBT驱动供电输出，使上、下管IGBT欠压闭锁(BLOCK)，避免供电失常的管IGBT由于另一只管IGBT切换所造成过高du/dt而损坏。
本发明提供的一种高位取能电源故障保护方法结合功率模块故障的取能电源故障监测和保护，解决IGBT驱动电路失电带来的问题。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (1)
1. 一种高位取能电源故障保护方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
A、取能电源从直流侧电容获取能量，分别为上、下管IGBT驱动和中控单元提供电源；
B、监测故障；
C、处理失电故障；
D、处理带电故障；
所述监测故障包括输入电压幅值和电压上升变换率du/dt监测和三路输电电压幅值监测；所述失电故障处理是指在功率模块启动失败时，电源无输出，功率模块控制器失电所实施的关联保护；所述带电故障处理是指电源已有输出电压，功率模块带电工作期间，发生电源故障所实施的关联保护；
所述步骤A中，所述取能电源采用DC电压取能，输入电压Vi取自于直流侧储能电容两端；所述取能电源包括两级DC/DC变换和电源控制保护单元，分别给模块控制器上、下管IGBT驱动及中控单元提供电源；
所述步骤B中，所述进行监测故障是监测输入电压幅值和电压上升变换率du/dt和三路输电电压幅值；
所述步骤C中，所述进行失电故障处理是进行启动无输出和启动输入电压上升变换率du/dt的过高处理；
所述步骤D中，所述进行带电故障处理是进行输出故障和单路驱动输出故障带电故障处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110007987.6A CN102097926B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 一种高位取能电源故障保护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110007987.6A CN102097926B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 一种高位取能电源故障保护方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102097926A CN102097926A (zh) | 2011-06-15 |
| CN102097926B true CN102097926B (zh) | 2014-05-21 |
Family
ID=44130833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110007987.6A Active CN102097926B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 一种高位取能电源故障保护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102097926B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103683857B (zh) * | 2013-12-13 | 2015-12-30 | 荣信电力电子股份有限公司 | Iegt功率模块的直流取能电源 |
| CN105656101A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-06-08 | 国家电网公司 | 一种快速旁路开关储能电容的电压监控电路 |
| CN109061389A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-12-21 | 北京国网富达科技发展有限责任公司 | 控制方法、控制器、故障定位诊断方法、装置及*** |
| CN109167507B (zh) * | 2018-09-30 | 2020-12-18 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种多电平换流器子模块冗余供能电路及控制方法 |
| CN109888763B (zh) * | 2019-04-16 | 2021-06-18 | 南京南瑞继保工程技术有限公司 | 一种功率模块冗余取能电路的断线检测和保护方法 |
| CN110808606B (zh) * | 2019-12-09 | 2023-10-20 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 柔性直流输电及换流阀的功率模块防过压电路 |
| CN111707924B (zh) * | 2020-05-11 | 2021-12-31 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 一种柔直换流阀就地测试故障诊断***及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101548455A (zh) * | 2007-01-17 | 2009-09-30 | 奥斯兰姆有限公司 | 用于提高电子驱动设备的安全性的电路装置和方法 |
| CN101662154A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-03 | 许继集团有限公司 | 链式静止同步补偿器igbt阀链节控制板 |
-
2011
- 2011-01-14 CN CN201110007987.6A patent/CN102097926B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101548455A (zh) * | 2007-01-17 | 2009-09-30 | 奥斯兰姆有限公司 | 用于提高电子驱动设备的安全性的电路装置和方法 |
| CN101662154A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-03 | 许继集团有限公司 | 链式静止同步补偿器igbt阀链节控制板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102097926A (zh) | 2011-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102097926B (zh) | 一种高位取能电源故障保护方法 | |
| US10184452B2 (en) | Wind power generation system and DC power transmission system | |
| CN103731059B (zh) | 一种模块化多电平换流器的双嵌位子模块结构电路 | |
| CN105610312A (zh) | 一种级联型变频器及功率单元 | |
| US9425612B2 (en) | Output power protection apparatus and method of operating the same | |
| CN103606914B (zh) | 统一电能质量控制器的节能***及其控制方法 | |
| CN112366931A (zh) | 一种柔性直流输电换流阀故障功率模块多重旁路保护方法 | |
| CN109274256A (zh) | 一种基于击穿二极管的功率模块冗余供能电路及控制方法 | |
| CN103731017A (zh) | 储能双向变流器的短路保护*** | |
| CN102904217B (zh) | 二极管箝位式三电平igbt驱动保护电路和模块及其拓扑装置 | |
| CN109167507A (zh) | 一种多电平换流器子模块冗余供能电路及控制方法 | |
| CN105514939A (zh) | 电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法 | |
| KR20190104157A (ko) | 전력 공급 시스템 및 방법 | |
| CN211556956U (zh) | 一种变电站用高可靠性直流电源 | |
| CN106532757A (zh) | 双极柔性直流输电***及其换流站、换流站的控制方法 | |
| CN104158152B (zh) | 一种电机驱动器防护电路及防护方法 | |
| CN102820646A (zh) | 一种柔性直流输电***电网故障穿越控制装置及方法 | |
| CN205509845U (zh) | 一种mmc直流故障快速隔离装置 | |
| CN113514762B (zh) | 一种apf/svg继电器状态的检测*** | |
| CN113659605A (zh) | 柔直输电igct-mmc子模块的冗余供电***及方法 | |
| CN103390881A (zh) | 统一电能质量控制器的智能化保护电路及方法 | |
| CN107390079B (zh) | 变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法 | |
| CN103715656B (zh) | 斩波器的过压保护装置、斩波器和电力机车 | |
| CN103138384B (zh) | 交流与柔性直流混合供电区域备自投配置***及方法 | |
| CN105021930A (zh) | 一种换流阀反向恢复期保护特性测试方法及对应的*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20130424 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130424 Address after: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Applicant after: China Electric Power Research Institute Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Applicant before: China Electric Power Research Institute |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |