箝位式双子模块的取能电源装置和取能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及箝位式双子模块的取能电源装置和取能控制方法，属于MMC阀子模块的供电技术领域。
【背景技术】
[0002]MMC柔性直流输电系统中，常用的换流阀主要由三种，分别是半桥子模块、全桥子模块和箝位式双子模块，其中，半桥子模块结构最为简单，而全桥子模块和箝位式双子模块由于其性能较为半桥子模块稳定，所以全桥子模块和箝位式双子模块是清除柔性直流输电系统直流侧故障的重要途径，且箝位式双子模块相比全桥子模块具有运行损耗小、成本低等优点，更加受到欢迎。如图1所示，箝位式双子模块包括两个等效半桥单元、两个箝位二极管Dl、D2、引导IGBT管S5，正常工作时，引导IGBT管S5—直导通。其中，两个等效半桥单元包括开关器件IGBT管Sl、S2、S3、S4、直流电容Cl、C2、均压电阻Rl、R2等。该子模块还配套设有控制板卡SCE和驱动单元IDU。
[0003]模块化多电平柔性直流输电换流阀子模块具有电压等级高、工作的电磁环境恶劣等特点，因此，子模块内部的控制器、驱动器和保护装置的供电有一定的困难。子模块内部的供电必须采用隔离、可靠的方式，如果使用常规的外接开关电源，则隔离电压值为换流阀的母线电压，该电压极大，为几十kV或几百kV，目前还没有成熟技术能够达到如此高的隔离电压。因此子模块内部的供电只能通过内部的储能电容单独取能，给各自的控制器、驱动器和保护装置供电。
[0004]半桥子模块和全桥子模块取能回路能通过其唯一电容取电，比如申请号为201210524647的中国专利申请公开了一种MMC阀子模块的高位取能电源装置，其从子模块电容取能。由于半桥子模块和全桥子模块取能回路通过其唯一电容取电，所以不存在单个子模块内的电容均压问题。然而箝位式双子模块拓扑由于存在两个电容，如何满足取电的同时使得两个电容两端取电功耗相同从而保证运行过程中两个电容电压均压成为箝位式双子模块应用的难题。利用现有的取能装置从箝位式双子模块其中一个电容进行取电的话，极易造成箝位式双子模块两个电容不均压，进而造成箝位式双子模块无法正常运行的后果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种箝位式双子模块的取能电源装置，用以解决传统的取能电源装置对箝位式双子模块进行取能时，会造成箝位式双子模块两个电容不均压的问题。本发明同时提供一种箝位式双子模块的取能控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的方案包括:一种箝位式双子模块的取能控制方法，包括以下步骤:
[0007](1)第一取能单元从箝位式双子模块中的第一电容的两端取电，第二取能单元从箝位式双子模块中的第二电容的两端取电；
[0008](2)分别控制两个取能单元的输出电压相同、且输出电流相同，以实现两个取能单兀f旦功率的输出。
[0009]所述步骤(2)具体为:控制模块采集第一取能单元的输出电压，利用闭环控制使其输出电压稳定在一个设定电压值，控制模块采集第二取能单元的输出电压，利用闭环控制使其输出电压稳定在所述设定电压值；同时，均流模块分别采集两个取能单元的输出电流，通过相应地控制使两个取能单元的输出电流相同。
[0010]一种箝位式双子模块的取能电源装置，包括第一取能单元和第二取能单元，第一取能单元用于输入连接箝位式双子模块中的第一电容，第二取能单元用于输入连接箝位式双子模块中的第二电容；
[0011]所述第一取能单元和第二取能单元均为开关电源，第一取能单元为第一开关电源，第二取能单元为第二开关电源，所述第一开关电源包括用于测量对应输出电流的第一电流采集模块、用于测量对应输出电压的第一电压采集模块，所述第二开关电源包括用于测量对应输出电流的第二电流采集模块、用于测量对应输出电压的第二电压采集模块；所述第一开关电源中有用于控制对应输出电流和输出电压的第一开关模块；第二开关电源中有用于控制对应输出电流和输出电压的第二开关模块；
[0012]所述电源装置还包括控制模块和均流模块，控制模块采样连接所述第一电压采集模块和第二电压采集模块，所述均流模块采样连接所述第一电流采集模块和第二电流采集模块，控制模块连接所述均流模块，所述控制模块分别控制连接所述第一开关模块和第二开关模块。
[0013]所述第一开关电源包括依次连接的第一输入整流模块、第一变压器和第一输出整流模块，所述第一变压器的原边设有所述第一开关模块；所述第二开关电源包括依次连接的第二输入整流模块、第二变压器和第二输出整流模块，所述第二变压器的原边设有所述第二开关模块。
[0014]所述控制模块为第一控制模块和第二控制模块，所述均流模块为第一均流模块和第二均流模块；
[0015]所述第一控制模块采样连接所述第一电压采集模块，所述第一均流模块采样连接所述第一电流采集模块，第一控制模块连接所述第一均流模块，所述第二控制模块采样连接所述第二电压采集模块，所述第二均流模块采样连接所述第二电流采集模块，第二控制模块连接所述第二均流模块，第一均流模块连接第二均流模块，所述第一控制模块控制连接所述第一开关模块，第二控制模块控制连接所述第二开关模块。
[0016]两个取能单元的正极输出端分别通过一个二极管连接到所述电源装置的正极输出端，两个取能单元的负极输出端连接到所述电源装置的负极输出端。
[0017]所述第一变压器还包括第一供电绕组，所述第一变压器还包括第二供电绕组，所述第一供电绕组的两端连接到所述第一控制模块的供电端，所述第二供电绕组的两端连接到所述第二控制模块的供电端。
[0018]所述第一输入整流模块中包括第一滤波单元，所述第一输出整流模块中包括第二滤波单元，所述第二输入整流模块中包括第三滤波单元，第二输出整流模块中包括第四滤波单元。
[0019]所述第一取能单元还包括第一反馈与保护模块，所述第一控制模块通过所述第一反馈与保护模块连接所述第一均流模块和第一电压采集模块；所述第二取能单元还包括第二反馈与保护模块，所述第二控制模块通过所述第二反馈与保护模块连接所述第二均流模块和第二电压采集模块。
[0020]所述第一取能单元还包括第一快速启动模块，所述第一快速启动模块设置在第一取能单元的输入端与第一输入整流模块之间的线路上，所述第一控制模块控制连接所述第一快速启动模块；所述第二取能单元还包括第二快速启动模块，所述第二快速启动模块设置在第二取能单元的输入端与第二输入整流模块之间的线路上，所述第二控制模块控制连接所述第二快速启动模块。
[0021]本发明提供的箝位式双子模块的取能电源装置中，包括两个取能单元，分别从箝位式双子模块中的两个电容的两端进行取电；控制模块采集每个取能单元的输出电压，并且使两个取能单元的输出电压相同；而且，通过均流模块对每个取能单元的输出电流进行均流控制，以实现两个取能单元的输出电流相同。通过对两个取能单元中的电压进行稳定控制和对电流