+

RU196697U1 - Multilevel Voltage Converter Module - Google Patents

Multilevel Voltage Converter Module Download PDF

Info

Publication number
RU196697U1
RU196697U1 RU2019136470U RU2019136470U RU196697U1 RU 196697 U1 RU196697 U1 RU 196697U1 RU 2019136470 U RU2019136470 U RU 2019136470U RU 2019136470 U RU2019136470 U RU 2019136470U RU 196697 U1 RU196697 U1 RU 196697U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
buffer capacitor
bypass
control
control unit
thyristors
Prior art date
Application number
RU2019136470U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Маратович Матинян
Максим Валерьевич Пешков
Владимир Дмитриевич Чумак
Андрей Владимирович Склюев
Евгений Александрович Картинкин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" filed Critical Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы"
Priority to RU2019136470U priority Critical patent/RU196697U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU196697U1 publication Critical patent/RU196697U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена в модульных многоуровневых преобразователях напряжения.Технический результат полезной модели - обеспечение работы модуля без использования независимого источника питания, снижение мощности управления и требуемой емкости буферного конденсатора.Модуль содержит преобразовательную ячейку (1) с буферным конденсатором (2), байпасный замыкатель (3), предназначенный для шунтирования преобразовательной ячейки (1) в случае ее отказа, и блок управления (4), снабженный блоком питания (5) от буферного конденсатора (2). Байпасный замыкатель (3) выполнен в виде пары встречно-параллельно включенных тиристоров (6) и (7), управляющие переходы которых шунтированы в обратном направлении диодами (10) и (11). Управляющие электроды (8) и (9) тиристоров (6) и (7) соединены через контакт (12) импульсного реле (13), управляемого с выхода (15) блока управления (4). 2 ил.The utility model relates to the electric power industry and can be applied in modular multilevel voltage converters. The technical result of the utility model is to ensure the operation of the module without using an independent power source, reducing the control power and the required capacity of the buffer capacitor. The module contains a conversion cell (1) with a buffer capacitor (2 ), a bypass contactor (3), designed to bypass the converter cell (1) in case of its failure, and a control unit (4) equipped with a pit block (5) from the buffer capacitor (2). Bypass contactor (3) is made in the form of a pair of on-parallel connected thyristors (6) and (7), the control transitions of which are shunted in the opposite direction by diodes (10) and (11). The control electrodes (8) and (9) of the thyristors (6) and (7) are connected through the contact (12) of the pulse relay (13), controlled from the output (15) of the control unit (4). 2 ill.

Description

Область техники.The field of technology.

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена в модульных многоуровневых преобразователях напряжения, используемых в электрических сетях среднего в высокого напряжения в качестве различных средств компенсации реактивной мощности, активных фильтро-симметрирующих устройств, а также в качестве преобразователей в передачах и вставках постоянного тока и частотно-регулируемых электроприводах.The utility model relates to the electric power industry and can be used in modular multilevel voltage converters used in medium-high voltage electric networks as various means of reactive power compensation, active filter-balancing devices, and also as converters in DC transmissions and inserts and frequency -regulated electric drives.

Уровень техникиState of the art

Высокая надежность модульных многоуровневых преобразователей обеспечивается применением избыточного количества последовательно включенных модулей в фазах преобразователя, каждый из которых снабжен байпасной цепью - средством шунтирования при отказе.High reliability of modular multilevel converters is ensured by the use of an excessive number of modules connected in series in the converter phases, each of which is equipped with a bypass circuit - a means of bypass in case of failure.

Известен модуль многоуровневого преобразователя, содержащий преобразовательную ячейку с буферным конденсатором и шунтирующую ее байпасную цепь, выполненную в виде двух IGBT-транзисторов, соединенных эмиттерами, и двух диодов, включенных встречно-параллельно этим транзисторам [RU 107422].A well-known multilevel converter module comprising a converter cell with a buffer capacitor and a bypass circuit shunting it, made in the form of two IGBT transistors connected by emitters and two diodes connected counter-parallel to these transistors [RU 107422].

Недостаток известного решения - для поддержания включенного состояния байпасной цепи требуется непрерывный ток управления и соответственно источник питания, независимого от напряжения на шунтируемой преобразовательной ячейке.A disadvantage of the known solution is that in order to maintain the bypass circuit on, a continuous control current is required and, accordingly, a power source independent of the voltage on the shunt converter cell.

Известен модуль многоуровневого преобразователя, содержащий преобразовательную ячейку с буферным конденсатором, байпасный замыкатель, шунтирующий преобразовательную ячейку, и блок управления, снабженный блоком питания от указанного буферного конденсатора [RU 2455723]. Это устройство выбрано в качестве прототипа.A known multilevel converter module comprising a conversion cell with a buffer capacitor, a bypass contactor shunting the conversion cell, and a control unit provided with a power supply from said buffer capacitor [RU 2455723]. This device is selected as a prototype.

Для того, чтобы уменьшить (или исключить) зависимость питания блока управления (который управляет как преобразовательной ячейкой, так и байпасным замыкателем) от напряжения на буферном конденсаторе, в прототипе используется байпасный замыкатель в виде вакуумного прерывателя, выполнение которого иллюстрирует фиг. 1 (скопированная с фиг. 4 описания к патенту RU 2455723).In order to reduce (or eliminate) the dependence of the power supply of the control unit (which controls both the converter cell and the bypass contactor) on the voltage on the buffer capacitor, the prototype uses a bypass contactor in the form of a vacuum interrupter, the implementation of which is illustrated in FIG. 1 (copied from FIG. 4 the description of patent RU 2455723).

Байпасный замыкатель прототипа выполнен в виде вакуумного прерывателя 100, неподвижный контакт 111 и подвижный контакт 112 которого шунтируют преобразовательную ячейку. Прерыватель 100 удерживается в разомкнутом состоянии полем постоянного магнита 330, замыкающимся через магнитно-мягкое ярмо 320. Действие постоянного магнита 330 кратковременно блокируется встречным внешним магнитным полем, создаваемым обмоткой 340, намотанной на ярмо 320. Под действием атмосферного давления подвижный контакт 112 прерывателя 100 втягивается в вакуумную камеру до контакта с неподвижным контактом 111 и, тем самым, замыкает байпасную цепь. После затухания тока в катушке 320 байпасная цепь остается замкнутой, т.к. силы притяжения постоянного магнита 330 недостаточно для выдвижения подвижного контакта 112 прерывателя из вакуумной камеры.The bypass closure of the prototype is made in the form of a vacuum interrupter 100, a fixed contact 111 and a movable contact 112 which bypass the converter cell. The chopper 100 is held open by a permanent magnet field 330 that closes through a soft soft yoke 320. The action of the permanent magnet 330 is momentarily blocked by a counter external magnetic field created by a winding 340 wound on the yoke 320. Under the influence of atmospheric pressure, the movable contact 112 of the chopper 100 is drawn into the vacuum chamber before contact with the fixed contact 111 and, thus, closes the bypass circuit. After current attenuation in coil 320, the bypass circuit remains closed, as the attraction force of the permanent magnet 330 is not enough to extend the movable contact 112 of the chopper from the vacuum chamber.

Как следует из патентного описания прототипа (фиг. 5 и строки 30-35 на стр. 11 описания к патенту RU 2455723) для формирования в обмотке 340 токового импульса, управляющего байпасным замыкателем, требуется отдельный (независимый от напряжения на буферном конденсаторе) источник питания (поз. 410 на фиг. 5 описания к патенту RU 2455723) и «мощный полупроводниковый прибор, который может управляться тиристором или IGBT». В другом варианте выполнения байпасного замыкателя по патенту RU 2455723 (без постоянного магнита 330) вакуумный прерыватель удерживается в разомкнутом состоянии током, постоянно протекающим через обмотку 340 во время работы исправной преобразовательной ячейки.As follows from the patent description of the prototype (Fig. 5 and lines 30-35 on page 11 of the description of patent RU 2455723), a separate (independent of the voltage on the buffer capacitor) power supply is required for generating a current pulse in the winding 340 controlling the bypass contactor ( 410 in Fig. 5 of the description of patent RU 2455723) and “a powerful semiconductor device that can be controlled by a thyristor or IGBT”. In another embodiment of the bypass contactor of RU 2455723 (without a permanent magnet 330), the vacuum interrupter is held open by current flowing continuously through the winding 340 during operation of the operational converter cell.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Технический результат полезной модели - обеспечение работы модуля без использования независимого источника питания, снижение мощности управления и требуемой емкости буферного конденсатора.The technical result of the utility model is to ensure the operation of the module without using an independent power source, reducing the control power and the required capacity of the buffer capacitor.

Предметом полезной модели является модуль многоуровневого преобразователя напряжения, содержащий, по меньшей мере, одну преобразовательную ячейку с буферным конденсатором, байпасный замыкатель, предназначенный для шунтирования преобразовательной ячейки, и блок управления, снабженный блоком питания от буферного конденсатора, отличающийся тем, что байпасный замыкатель выполнен в виде пары встречно-параллельно включенных тиристоров, управляющие переходы которых шунтированы в обратном направлении диодами, при этом управляющие электроды указанных тиристоров соединены через контакт импульсного реле, переключаемого блоком управления.The object of the utility model is a multilevel voltage converter module comprising at least one converter cell with a buffer capacitor, a bypass contactor for shunting the converter cell, and a control unit provided with a power supply from the buffer capacitor, characterized in that the bypass contactor is made in in the form of a pair of counter-parallel connected thyristors, the control transitions of which are shunted in the opposite direction by diodes, while the control elec rows of said thyristor are connected through the contact impulse relay, the switching control unit.

Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.This allows you to get the above technical result.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

На фиг. 2 представлена схема заявляемого модуля.In FIG. 2 presents a diagram of the inventive module.

Модуль содержитThe module contains

по меньшей мере, одну преобразовательную ячейку 1 (транзисторную или тиристорную, выполненную по мостовой или полумостовой схеме) с буферным конденсатором 2;at least one conversion cell 1 (transistor or thyristor, made according to the bridge or half-bridge circuit) with a buffer capacitor 2;

байпасный замыкатель 3, предназначенный для шунтирования ячейки 1 в случае ее отказа;bypass contactor 3, designed to bypass cell 1 in case of failure;

блок управления 4, снабженный блоком питания 5 от буферного конденсатора 2.a control unit 4 provided with a power supply 5 from the buffer capacitor 2.

Байпасный замыкатель 3 выполнен в виде пары встречно-параллельно включенных тиристоров 6 и 7. Управляющие переходы тиристоров 6 и 7 шунтированы в обратном направлении диодами 10 и 11 соответственно, при этом управляющие электроды 8 и 9 указанных тиристоров соединены через контакт 12 бистабильного импульсного реле 13. В качестве реле 13, могут быть использованы различные типы выпускаемых промышленностью маломощных импульсных реле (например, двухобмоточные реле управляемые импульсами или однообмоточные поляризованные реле, переключаемые импульсами противоположной полярности) с максимальным коммутируемым напряжением, превышающим амплитуду рабочего напряжения преобразовательной ячейки 1. Ниже в качестве примера, описано использование импульсного поляризованного реле с одной управляющей обмоткой. Управляющая обмотка 14 реле 13 подключена к соответствующему выходу 15 блока управления 4. Импульс тока одной полярности в обмотке 14 обеспечивает замыкание контакта 12, другой полярности - размыкание контакта 12.Bypass contactor 3 is made in the form of a pair of counter-parallel connected thyristors 6 and 7. The control transitions of the thyristors 6 and 7 are shunted in the opposite direction by diodes 10 and 11, respectively, while the control electrodes 8 and 9 of these thyristors are connected through terminal 12 of the bistable pulse relay 13. As the relay 13, various types of commercially available low-power pulse relays can be used (for example, double-wound relays controlled by pulses or single-wound polarized relays, switched pulses opposite polarity) with a maximum switching voltage exceeding the amplitude of the operating voltage of the converter cell 1. Below, as an example, the use of a polarized pulse relay with one control winding is described. The control winding 14 of the relay 13 is connected to the corresponding output 15 of the control unit 4. The current pulse of one polarity in the winding 14 provides the closure of the contact 12, the other polarity - the opening of the contact 12.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При нормальной работе ячейки 1 контакт 12 бистабильного реле 13 находится в разомкнутом состоянии, показанном на фиг. 2, а тиристоры 6 и 7 выключены.During normal operation of cell 1, terminal 12 of bistable relay 13 is in the open state shown in FIG. 2, and thyristors 6 and 7 are turned off.

При отказе ячейки 1 (контролируемой с помощью средств, не показанных на фиг. 2) блок управления 4 подает с выхода 15 на обмотку 14 короткий импульс соответствующей полярности, обеспечивающий переключение реле 13 с замыканием контакта 12. При этом в зависимости от текущей полярности напряжения на выводах ячейки 1 включается один из тиристоров 6 или 7, на управляющий электрод которого поступает ток через токоограничивающий резистор 16 и диод 11 или 10 соответственно. При смене полярности напряжения на ячейке 1 аналогичным образом включается другой тиристор. В результате преобразовательная ячейка 1 шунтируется замыкателем 3 при любой полярности напряжения.In case of failure of cell 1 (controlled by means not shown in Fig. 2), the control unit 4 delivers from output 15 to winding 14 a short pulse of the corresponding polarity, which switches relay 13 with the closure of terminal 12. Moreover, depending on the current voltage polarity the terminals of cell 1 includes one of the thyristors 6 or 7, the control electrode of which receives current through a current-limiting resistor 16 and a diode 11 or 10, respectively. When the polarity of the voltage across cell 1 changes, another thyristor turns on in the same way. As a result, the conversion cell 1 is shunted by the contactor 3 at any voltage polarity.

Как видно из изложенного, мощность управления замыкателем 3 необходима лишь для однократного формирования короткого импульса в управляющей обмотке 14 маломощного реле 13. В результате отсутствует необходимость в независимом источнике питания для поддержания включенного состояния замыкателя 3 при шунтировании им ячейки 1 и уменьшается суммарная мощность, требуемая для питания цепей управления модулем. Поскольку эта мощность отбирается блоком питания 5 от буферного конденсатора 2, его емкость может быть соответственно уменьшена.As can be seen from the above, the control power of the contactor 3 is necessary only for a single formation of a short pulse in the control winding 14 of the low-power relay 13. As a result, there is no need for an independent power source to maintain the on state of the contactor 3 when it shunts cell 1 and the total power required for power supply module control circuits. Since this power is taken by the power supply unit 5 from the buffer capacitor 2, its capacity can be accordingly reduced.

Claims (1)

Модуль многоуровневого преобразователя напряжения, содержащий, по меньшей мере, одну преобразовательную ячейку с буферным конденсатором, байпасный замыкатель, предназначенный для шунтирования преобразовательной ячейки, и блок управления, снабженный блоком питания от буферного конденсатора, отличающийся тем, что байпасный замыкатель выполнен в виде пары встречно-параллельно включенных тиристоров, управляющие переходы которых шунтированы в обратном направлении диодами, при этом управляющие электроды указанных тиристоров соединены через контакт импульсного реле, переключаемого блоком управления.A multilevel voltage converter module comprising at least one converter cell with a buffer capacitor, a bypass contactor designed to bypass the converter cell, and a control unit provided with a power supply from the buffer capacitor, characterized in that the bypass contactor is made in the form of a counter-coupler thyristors connected in parallel, the control transitions of which are shunted in the opposite direction by diodes, while the control electrodes of these thyristors are connected Erez contact impulse relay, the switching control unit.
RU2019136470U 2019-11-13 2019-11-13 Multilevel Voltage Converter Module RU196697U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136470U RU196697U1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Multilevel Voltage Converter Module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136470U RU196697U1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Multilevel Voltage Converter Module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU196697U1 true RU196697U1 (en) 2020-03-12

Family

ID=69897927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136470U RU196697U1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Multilevel Voltage Converter Module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU196697U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011116816A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Abb Technology Ag A voltage source converter and a method for fault handling thereof
RU2455723C2 (en) * 2007-04-16 2012-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Converter module protection device
RU2600328C2 (en) * 2011-11-22 2016-10-20 Абб Текнолоджи Аг Converter, switching cell and converter control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455723C2 (en) * 2007-04-16 2012-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Converter module protection device
WO2011116816A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Abb Technology Ag A voltage source converter and a method for fault handling thereof
RU2600328C2 (en) * 2011-11-22 2016-10-20 Абб Текнолоджи Аг Converter, switching cell and converter control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4618905A (en) DC circuit breaker
EP0148855A1 (en) Parallel mosfet power switch circuit.
RU196697U1 (en) Multilevel Voltage Converter Module
JP2018125270A (en) DC power system safety switchgear
JPS60107917A (en) Composite semiconductor switch
CN110635533A (en) Series-parallel switching circuit with reverse connection preventing function
CN110545097A (en) A non-contact switch circuit controlled by low-voltage pulse trigger
US3792325A (en) Thyristor control for a plurality of motors
RU121643U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF A BISTABLE ELECTROMAGNET OF THE SWITCHING APPARATUS
US3611093A (en) High-speed current reversal system
CN210075186U (en) Silicon controlled rectifier trigger device
SU520631A1 (en) Device for forcing the active inductive load
SU849364A1 (en) Device for overvoltage protection of dc circuit
SU1120416A1 (en) Multipole circuit breaker with arcless commutation
UA130821U (en) HYBRID Dual-pole DC current contactor
UA130231U (en) HYBRID Dual-pole DC current contactor
CN109792064B (en) Fuel cell system and control method thereof
UA127034U (en) HYBRID Dual-pole DC current contactor
SU1732484A1 (en) Relay distributor
SU1683086A1 (en) Device for control of high-voltage circuit breaker
RU1786652C (en) Transistor key
RU2282265C2 (en) Device for arc-less commutation of electrical circuit
SU1720105A1 (en) Device for energizing relay at reduced supply voltage
SU1576983A1 (en) Device for connection of capacitor gang in electric circuits
RU1826137C (en) Switchboard
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载