CN113760028B - 一种柔直子模块的取能电源及取能方法 - Google Patents

一种柔直子模块的取能电源及取能方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔直子模块的取能电源及取能方法，取能电源，包括n个限流电阻、n‑1个高压继电器以及稳压电路；n个限流电阻形成n个并联的限流电路，其中n‑1个限流电阻分别串联高压继电器的常闭开关；n个并联的限流电路与稳压电路串联后，并联至柔直子模块的电容两端取能；负载板卡基于稳压电路输出的电压控制n‑1个高压继电器的通断，调节稳压电路输出的电压。本发明的取能电源结构简单、控制简单，无需采用专门的控制芯片，可靠性高。无需过多电子元器件，降低取能电源故障点。在开关管开路故障时，依然可实现输出电压的稳定。

Description

一种柔直子模块的取能电源及取能方法
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种柔直子模块的取能电源及取能方法。
背景技术
柔性直流输电换流阀作为电能变换的核心设备，其由多个阀塔构成，每个阀塔又分为多层，每层有数十的子模块，即：成百上千的子模块构成了整个换流阀。每个换流阀都设计有数个乃至几十个冗余子模块，当子模块故障被切除时，需依靠冗余模块的投入保证换流阀正常运行，但子模块故障过多，超过子模块冗余数时，换流阀设备会跳闸，影响整个供电***，因此子模块的正常运行显得十分重要。
子模块的正常运行离不开供电的可靠性，目前，柔直子模块都配置有取能电源，但所使用取能电源通常有诸多元器件构成，任一器件的不正常工作都会影响取能电源的正常运行，造成子模块供电异常，因此，子模块取能电源的可靠性亟需提高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种柔直子模块的取能电源及取能方法，取能电源电路结构简单、控制简单，无需过多电子元器件，在提高子模块取能电源可靠性的同时，提升了其经济性。
为达到上述目的，本发明提供了一种一种柔直子模块的取能电源，包括n个限流电阻、n-1个高压继电器以及稳压电路；
n个限流电阻形成n个并联的限流电路R1至Rn，其中n-1个限流电阻分别串联高压继电器的常闭开关；
n个并联的限流电路与稳压电路串联后，并联至柔直子模块的电容两端取能；
负载板卡基于稳压电路输出的电压控制n-1个高压继电器的通断，调节稳压电路输出的电压。
进一步地，n个限流电阻由R1至Rn阻值依次增大，R1至Rn-1分别与高压继电器的常闭开关K1～Kn-1串联。
进一步地，所述稳压电路包括开关管、稳压管以及串联电阻；所述开关管连接在限流电路与柔直子模块的电容负极之间，所述稳压管与所述串联电阻串联后与所述开关管并联，所述开关管的控制端连接在所述稳压管与所述串联电阻的串联连接端；开关管的两端输出电压。
进一步地，所述开关管发生故障时，通过所述稳压管与所述串联电阻输出电压。
进一步地，所述开关管的耐压值大于所述稳压管的稳压值。
进一步地，n为整数，n≥3。
另一方面提供一种权利要求所述的柔直子模块的取能电源进行取能的方法，柔直子模块上电后电容开始充电，随着柔直子模块的电容的升高，所述稳压电路导通，取能电源开始输出电压；柔直子模块的电容的升高至Vseti时，负载板卡断开第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；其中Vset1<Vset2<…Vseti…<Vsetn-1；
随着柔直子模块的电容电压降低，降低至Vi时，负载板卡接通第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；V1<V2<…Vi…<Vn-1；当柔直子模块的电容电压压降至稳压管稳压值时，开关管断开，依靠稳压管来稳压；随着电容电压进一步降低，稳压管稳定电压也降低。
进一步地，Vi＝Vseti。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明的取能电源结构简单、控制简单，取能电源无需设置专门的控制芯片，可靠性高。
(2)本发明的取能电源无需过多电子元器件，降低取能电源故障点。
(3)本发明的取能电源在开关管开路故障时，依然可实现输出电压的稳定。
附图说明
图1是本发明以半桥子模块为例所述的子模块旁路开关驱动示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，为本发明所提出的一种柔直子模块的取能电源组成示意图。如图1所示，柔直子模块取能电源并联在电容C0两端，从电容两端进行取能。柔直子模块的取能电源，其特征在于，包括n个限流电阻、n-1个高压继电器以及稳压电路；
n个限流电阻形成n个并联的多级限流电路R1～Rn，其中n-1个限流电阻分别串联高压继电器的常闭开关K1～Kn-1。进一步地，n个限流电阻由R1至Rn阻值依次增大，R1至Rn-1分别与高压继电器的常闭开关K1～Kn-1串联。
n个并联的限流电路与稳压电路串联后，并联至柔直子模块的电容C0两端取能。
负载板卡基于稳压电路输出的电压控制n-1个高压继电器的通断，调节稳压电路输出的电压。
稳压电路包括开关管T1、稳压管Z1以及串联电阻RL；所述开关管T1连接在限流电路与柔直子模块的电容C0负极之间，所述稳压管与所述串联电阻串联后与所述开关管并联，所述开关管T1的控制端连接在所述稳压管Z1与所述串联电阻RL的串联连接端；开关管T1的两端输出电压。
进一步地，所述开关管发生故障时，通过所述稳压管与所述串联电阻输出电压。
另一方面提供一种所述的柔直子模块的取能电源进行取能的方法：
柔直子模块上电后电容开始充电，随着柔直子模块的电容的升高，所述稳压电路导通，取能电源开始输出电压；柔直子模块的电容的升高至Vseti时，负载板卡断开第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；其中Vset1<Vset2<…Vseti…<Vsetn-1；
随着柔直子模块的电容电压降低，降低至Vi时，负载板卡接通第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；V1<V2<…Vi…<Vn-1；当柔直子模块的电容电压压降至稳压管稳压值时，开关管T1断开，依靠稳压管来稳压；随着电容电压进一步降低，稳压管稳定电压也降低。
进一步地，V1＝Vset1<V2＝Vset2<…<Vi＝Vseti<…Vn-1＝Vsetn-1。
实施例
下面以三级限流电阻进行说明。三级限流电阻阻值R1<R2<R3，且限流电阻R1与高压继电器K1串联；限流电阻R2与高压继电器K2串联，R1、K1串联、R2、K2串联之后与R3并联。
限流电路与开关管T1、稳压管Z1连接，稳压管用于输出电压的稳定，开关管用于旁路过多的电流。而开关管的控制由于稳压管串联的电阻RL实现。
该取能方法的原理是：
当子模块上电时，子模块电容开始充电，电容电压开始升高，与此同时，取能电源通过三级限流电阻和常闭高压继电器回路为后级负载进行快速供电，但由于子模块电压较低，因此不能达到稳压管的稳定电压。
子模块上电开始，开关管T1处于关断状态，通过Z1和R4来输出电压，该电压随着子模块电容电压的升高而升高，当子模块电容电压升高至稳压管稳压值时，电阻RL的作用，开关管T1导通，之后一直输出稳定的电压。
再随着子模块电容电压的进一步升高，取能电源输出稳定的电压，此时电阻R1、R2、R3两端将承受较大的电压，但由于R3的阻值最大，因此功率最小；随着电容电压的升高，当子模块电容电压达到设定值Vset1时，控制板卡控制高压继电器K1断开，把电阻R1切除供电回路；随着电容电压的升高，当子模块电容电压达到设定值Vset2时，控制板卡控制高压继电器K2断开，把电阻R2切除供电回路；当子模块电压达到稳定后，只通过电阻R3为后级控制板卡进行供电。
在子模块断电，子模块电容放电时，随着子模块电容电压的降低，当子模块电容电压达到设定值V2时，控制板卡控制高压继电器K2闭合，把电阻R2串入供电回路；当子模块电容电压达到设定值V1时，控制板卡控制高压继电器K1闭合，把电阻R1串入供电回路；这样随着子模块电容电压的降低，取能电源输出电压可以保持稳定，后续再由于子模块电容电压的逐渐降低，取能电源输出电压逐渐降低。
进一步地，V1＝Vset1<V2＝Vset2。
另外，在开关管T1发生开路故障时，此时稳压电路只剩下稳压管Z1和串联电阻，此时，通过这两个器件输出稳定电压。
综上所述，本发明涉及一种柔直子模块的取能电源及取能方法，取能电源，包括n个限流电阻、n-1个高压继电器以及稳压电路；n个限流电阻形成n个并联的限流电路，其中n-1个限流电阻分别串联高压继电器的常闭开关；n个并联的限流电路与稳压电路串联后，并联至柔直子模块的电容两端取能；负载板卡基于稳压电路输出的电压控制n-1个高压继电器的通断，调节稳压电路输出的电压。本发明的取能电源结构简单、控制简单，无需采用专门的控制芯片，可靠性高。无需过多电子元器件，降低取能电源故障点。在开关管开路故障时，依然可实现输出电压的稳定。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种柔直子模块的取能电源，其特征在于，包括n个限流电阻、n-1个高压继电器以及稳压电路；
n个限流电阻形成n个并联的限流电路R1至Rn，其中n-1个限流电阻分别串联高压继电器的常闭开关；
n个并联的限流电路与稳压电路串联后，并联至柔直子模块的电容两端取能；
负载板卡基于稳压电路输出的电压控制n-1个高压继电器的通断，调节稳压电路输出的电压；
所述稳压电路包括开关管、稳压管以及串联电阻；所述开关管连接在限流电路与柔直子模块的电容负极之间，所述稳压管与所述串联电阻串联后与所述开关管并联，所述开关管的控制端连接在所述稳压管与所述串联电阻的串联连接端；开关管的两端输出电压。
2.根据权利要求1所述的柔直子模块的取能电源，其特征在于，n个限流电阻由R1至Rn阻值依次增大，R1至Rn-1分别与高压继电器的常闭开关K1～Kn-1串联。
3.根据权利要求1所述的柔直子模块的取能电源，其特征在于，所述开关管发生故障时，通过所述稳压管与所述串联电阻输出电压。
4.根据权利要求1所述的柔直子模块的取能电源，其特征在于，所述开关管的耐压值大于所述稳压管的稳压值。
5.根据权利要求1或2所述的柔直子模块的取能电源，其特征在于，n为整数，n≥3。
6.一种权利要求1至5之一所述的柔直子模块的取能电源进行取能的方法，其特征在于，柔直子模块上电后电容开始充电，随着柔直子模块的电容的升高，所述稳压电路导通，取能电源开始输出电压；柔直子模块的电容的升高至Vseti时，负载板卡断开第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；其中Vset1<Vset2<…Vseti…<Vsetn-1；
随着柔直子模块的电容电压降低，降低至Vi时，负载板卡接通第i个限流电阻串联的高压继电器的常闭开关；V1<V 2<…Vi…<Vn-1；当柔直子模块的电容电压压降至稳压管稳压值时，开关管断开，依靠稳压管来稳压；随着电容电压进一步降低，稳压管稳定电压也降低。
7.根据权利要求6所述的进行取能的方法，其特征在于，Vi＝Vseti。
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