电感储能换流关断晶闸管的方法及其电力变流器

摘要

本发明属于电力变流技术领域。本发明电感储能换流关断晶闸管的方法及其电力变流器，设置包括储能电感L、高端电子开关Gp、低端电子开关Gn、续流电子开关Mx等元件构成的电感储能换流单元HL，和设置包括主晶闸管T、续流功率二极管D、辅助晶闸管T′等元件构成的主功率变换单元ZG；换流时，通过电感储能换流单元HL的电子开关和主功率变换单元ZG的辅助晶闸管T′控制储能电感L电流I_L的流动路径，使主功率变换单元ZG需要关断的该主晶闸管T呈反向偏置而关断。本发明用一个电感储能换流单元为多重化结构变流器的多个主功率变换单元换流，由此分解了电感储能换流单元的成本。本发明适用于构成以晶闸管为主的各种大容量、低造价的电力变流器。

主权项

1.一种电感储能换流关断晶闸管的方法及其电力变流器，其特征包括：(1)设置电感储能换流单元HL，用于产生关断主功率变换单元ZG的主晶闸管T的换流脉冲电流。电感储能换流单元HL由电感L储能，储存关断主晶闸管的换流电流IL，通过控制储能电感L的电流IL的流动路径，使主功率变换单元ZG需要关断的该主晶闸管T呈反向偏置而关断；储能电感L的电感量根据装置的应用要求选取，一般的选取范围在0.5mH-3mH之间；储能电感L的电流注入方式有自注式和它注式，由主回路电源Ud向储能电感L注入电流IL的为自注式，由辅助电源Uf向储能电感L注入电流的为它注式；自注式电感储能换流单元HL由高端电子开关Gp、储能电感L、低端电子开关Gn、续流电子开关Mx、逆止功率二极管Dx等构成；储能电感L连接在高端电子开关Gp的发射极(或阴极)与低端电子开关Gn集电极(或阳极)之间；电感储能换流单元HL的高端电子开关Gp的集电极(或阳极)与主回路正极母线P连接，发射极(或阴极)与储能电感L的电流输入端a连接，低端电子开关Gn的集电极(或阳极)与储能电感L的电流输出端b连接，发射极(或阴极)与主回路负极母线N连接；在储能电感L的电流输入端a和输出端b之间并联有续流电子开关Mx，续流电子开关Mx的漏极与储能电感L的输出端b连接，源极经串联逆止功率二极管Dx和与储能电感L的输入端a连接；电感储能换流单元HL由储能电感L储存用于关断主功率变换单元ZG主晶闸管T的换流电流，通过控制电感储能换流单元HL的各个电子开关的通断关系，控制储能电感L电流IL的流通回路，使需要关断的主功率变换单元ZG的主晶闸管T呈反向偏置而关断；它注式电感储能换流单元HL在基本型的自注式电感储能换流单元HL的电路基础上，设置电感储能换流单元HL的辅助电源Uf和调制电子开关Mt；调制电子开关Mt的漏极与辅助电源Uf的正极连接，源极串联逆止二极管Dt与在储能电感L的电流输入端a连接，辅助电源Uf的负极与储能电感L的电流输出端b连接，辅助电源Uf通过调制电子开关Mt向储能电感L注入幅值可以调节的电流IL，实现换流电流与负载轻载、重载的电流协调，辅助电源Uf电压低于主回路电压Ud；(2)设置以主晶闸管T为主构成的主功率变换单元ZG，承担变流器的主功率电力变换，向负载提供经过变换的电力；主功率变换单元ZG的每相桥臂包括流过主功率电流的主晶闸管T、续流功率二极管D、和为电感储能换流单元HL换流脉冲IL提供通道的辅助晶闸管T′，在主功率变换单元ZG中主晶闸管T的元件序号与辅助晶闸管T′的元件序号一一对应；主功率变换单元ZG的电路结构根据装置的应用目的设计，由一个三相(或单相)晶闸管逆变器为一个基本主功率变换单元ZG，根据需要设置N个(1≤N≥6，N为整数)主功率单元，构成电感储能换流多重结构晶闸管逆变器。(3)电感储能换流多重结构晶闸管逆变器由一个电感储能换流单元HL按时序要求，分时输出换流脉冲IL，为各个主功率变换单元ZG换流，分时关断各个主功率变换单元ZG的主晶闸管T，各个主功率变换单元之间的换流时序位移π/3N电角度(N为主功率变换单元数)；在各个主功率变换单元之间不产生换流竞争的条件下，换流时序也可以设计其它的电角度位移。