箝位式雙子模塊的取能電源裝置和取能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及箝位式雙子模塊的取能電源裝置和取能控制方法，屬于MMC閥子模塊的供電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]MMC柔性直流輸電系統(tǒng)中，常用的換流閥主要由三種，分別是半橋子模塊、全橋子模塊和箝位式雙子模塊，其中，半橋子模塊結(jié)構(gòu)最為簡單，而全橋子模塊和箝位式雙子模塊由于其性能較為半橋子模塊穩(wěn)定，所以全橋子模塊和箝位式雙子模塊是清除柔性直流輸電系統(tǒng)直流側(cè)故障的重要途徑，且箝位式雙子模塊相比全橋子模塊具有運行損耗小、成本低等優(yōu)點，更加受到歡迎。如圖1所示，箝位式雙子模塊包括兩個等效半橋單元、兩個箝位二極管Dl、D2、引導(dǎo)IGBT管S5，正常工作時，引導(dǎo)IGBT管S5—直導(dǎo)通。其中，兩個等效半橋單元包括開關(guān)器件IGBT管Sl、S2、S3、S4、直流電容Cl、C2、均壓電阻Rl、R2等。該子模塊還配套設(shè)有控制板卡SCE和驅(qū)動單元IDU。
[0003]模塊化多電平柔性直流輸電換流閥子模塊具有電壓等級高、工作的電磁環(huán)境惡劣等特點，因此，子模塊內(nèi)部的控制器、驅(qū)動器和保護裝置的供電有一定的困難。子模塊內(nèi)部的供電必須采用隔離、可靠的方式，如果使用常規(guī)的外接開關(guān)電源，則隔離電壓值為換流閥的母線電壓，該電壓極大，為幾十kV或幾百kV，目前還沒有成熟技術(shù)能夠達到如此高的隔離電壓。因此子模塊內(nèi)部的供電只能通過內(nèi)部的儲能電容單獨取能，給各自的控制器、驅(qū)動器和保護裝置供電。
[0004]半橋子模塊和全橋子模塊取能回路能通過其唯一電容取電，比如申請?zhí)枮?01210524647的中國專利申請公開了一種MMC閥子模塊的高位取能電源裝置，其從子模塊電容取能。由于半橋子模塊和全橋子模塊取能回路通過其唯一電容取電，所以不存在單個子模塊內(nèi)的電容均壓問題。然而箝位式雙子模塊拓撲由于存在兩個電容，如何滿足取電的同時使得兩個電容兩端取電功耗相同從而保證運行過程中兩個電容電壓均壓成為箝位式雙子模塊應(yīng)用的難題。利用現(xiàn)有的取能裝置從箝位式雙子模塊其中一個電容進行取電的話，極易造成箝位式雙子模塊兩個電容不均壓，進而造成箝位式雙子模塊無法正常運行的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種箝位式雙子模塊的取能電源裝置，用以解決傳統(tǒng)的取能電源裝置對箝位式雙子模塊進行取能時，會造成箝位式雙子模塊兩個電容不均壓的問題。本發(fā)明同時提供一種箝位式雙子模塊的取能控制方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:一種箝位式雙子模塊的取能控制方法，包括以下步驟:
[0007](1)第一取能單元從箝位式雙子模塊中的第一電容的兩端取電，第二取能單元從箝位式雙子模塊中的第二電容的兩端取電；
[0008](2)分別控制兩個取能單元的輸出電壓相同、且輸出電流相同，以實現(xiàn)兩個取能單兀f旦功率的輸出。
[0009]所述步驟(2)具體為:控制模塊采集第一取能單元的輸出電壓，利用閉環(huán)控制使其輸出電壓穩(wěn)定在一個設(shè)定電壓值，控制模塊采集第二取能單元的輸出電壓，利用閉環(huán)控制使其輸出電壓穩(wěn)定在所述設(shè)定電壓值；同時，均流模塊分別采集兩個取能單元的輸出電流，通過相應(yīng)地控制使兩個取能單元的輸出電流相同。
[0010]一種箝位式雙子模塊的取能電源裝置，包括第一取能單元和第二取能單元，第一取能單元用于輸入連接箝位式雙子模塊中的第一電容，第二取能單元用于輸入連接箝位式雙子模塊中的第二電容；
[0011]所述第一取能單元和第二取能單元均為開關(guān)電源，第一取能單元為第一開關(guān)電源，第二取能單元為第二開關(guān)電源，所述第一開關(guān)電源包括用于測量對應(yīng)輸出電流的第一電流采集模塊、用于測量對應(yīng)輸出電壓的第一電壓采集模塊，所述第二開關(guān)電源包括用于測量對應(yīng)輸出電流的第二電流采集模塊、用于測量對應(yīng)輸出電壓的第二電壓采集模塊；所述第一開關(guān)電源中有用于控制對應(yīng)輸出電流和輸出電壓的第一開關(guān)模塊；第二開關(guān)電源中有用于控制對應(yīng)輸出電流和輸出電壓的第二開關(guān)模塊；
[0012]所述電源裝置還包括控制模塊和均流模塊，控制模塊采樣連接所述第一電壓采集模塊和第二電壓采集模塊，所述均流模塊采樣連接所述第一電流采集模塊和第二電流采集模塊，控制模塊連接所述均流模塊，所述控制模塊分別控制連接所述第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊。
[0013]所述第一開關(guān)電源包括依次連接的第一輸入整流模塊、第一變壓器和第一輸出整流模塊，所述第一變壓器的原邊設(shè)有所述第一開關(guān)模塊；所述第二開關(guān)電源包括依次連接的第二輸入整流模塊、第二變壓器和第二輸出整流模塊，所述第二變壓器的原邊設(shè)有所述第二開關(guān)模塊。
[0014]所述控制模塊為第一控制模塊和第二控制模塊，所述均流模塊為第一均流模塊和第二均流模塊；
[0015]所述第一控制模塊采樣連接所述第一電壓采集模塊，所述第一均流模塊采樣連接所述第一電流采集模塊，第一控制模塊連接所述第一均流模塊，所述第二控制模塊采樣連接所述第二電壓采集模塊，所述第二均流模塊采樣連接所述第二電流采集模塊，第二控制模塊連接所述第二均流模塊，第一均流模塊連接第二均流模塊，所述第一控制模塊控制連接所述第一開關(guān)模塊，第二控制模塊控制連接所述第二開關(guān)模塊。
[0016]兩個取能單元的正極輸出端分別通過一個二極管連接到所述電源裝置的正極輸出端，兩個取能單元的負極輸出端連接到所述電源裝置的負極輸出端。
[0017]所述第一變壓器還包括第一供電繞組，所述第一變壓器還包括第二供電繞組，所述第一供電繞組的兩端連接到所述第一控制模塊的供電端，所述第二供電繞組的兩端連接到所述第二控制模塊的供電端。
[0018]所述第一輸入整流模塊中包括第一濾波單元，所述第一輸出整流模塊中包括第二濾波單元，所述第二輸入整流模塊中包括第三濾波單元，第二輸出整流模塊中包括第四濾波單元。
[0019]所述第一取能單元還包括第一反饋與保護模塊，所述第一控制模塊通過所述第一反饋與保護模塊連接所述第一均流模塊和第一電壓采集模塊；所述第二取能單元還包括第二反饋與保護模塊，所述第二控制模塊通過所述第二反饋與保護模塊連接所述第二均流模塊和第二電壓采集模塊。
[0020]所述第一取能單元還包括第一快速啟動模塊，所述第一快速啟動模塊設(shè)置在第一取能單元的輸入端與第一輸入整流模塊之間的線路上，所述第一控制模塊控制連接所述第一快速啟動模塊；所述第二取能單元還包括第二快速啟動模塊，所述第二快速啟動模塊設(shè)置在第二取能單元的輸入端與第二輸入整流模塊之間的線路上，所述第二控制模塊控制連接所述第二快速啟動模塊。
[0021]本發(fā)明提供的箝位式雙子模塊的取能電源裝置中，包括兩個取能單元，分別從箝位式雙子模塊中的兩個電容的兩端進行取電；控制模塊采集每個取能單元的輸出電壓，并且使兩個取能單元的輸出電壓相同；而且，通過均流模塊對每個取能單元的輸出電流進行均流控制，以實現(xiàn)兩個取能單元的輸出電流相同。通過對兩個取能單元中的電壓進行穩(wěn)定控制和對電流