一种开关器件的保护电路的制作方法

1.本发明涉及直流输电领域，具体涉及一种开关器件的保护电路。


背景技术：

2.igct构成的换流阀以其成本低、拓扑简单、有功无功解耦等优点，在直流输电领域具有广阔的应用前景。作为柔性直流电网的核心装备之一，igct构成的换流阀的运行可靠性是影响直流电网运行安全的关键因素。然而换流阀在正常工作过程中，由于工况复杂，会不可避免的出现igct的无源缓冲电路电容电压大于igct两端规定的电压的工况。在此工况下工作的换流阀，会不可避免地造成igct的损坏，影响直流电网的安全运行。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中在换流阀正常工作过程中难以避免igct损坏的缺陷，从而提供一种开关器件的保护电路。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明实施例提供一种开关器件的保护电路，包括：第一级保护电路，所述第一级保护电路与所述开关器件并联连接，用于在所述开关器件两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，增加电流回路的电容，抑制所述开关器件两端电压的上升。
6.可选地，所述第一级保护电路，包括：第一二极管、第二二极管及第一电容，其中，所述第一二极管的阴极与所述开关器件的第一端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述开关器件的第二端连接。
7.可选地，开关器件的保护电路，还包括第一缓冲电路，所述第一缓冲电路与所述开关器件并联连接，用于对所述开关器件的交流关断电压进行均压处理。
8.可选地，所述第一缓冲电路，包括：第三二极管、第二电容及第一电阻，其中，所述第三二极管的阳极分别与所述开关器件的第一端及所述第一电阻的一端连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第二电容的一端所述第一电阻的另一端连接，所述第二电容的另一端与所述开关器件的第二端连接。
9.可选地，开关器件的保护电路，还包括第二缓冲电路，所述第二缓冲电路与所述开关器件并联连接，用于对所述开关器件的直流关断电压进行均压处理。
10.可选地，所述第二缓冲电路，包括：第二电阻及第三电阻，其中，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一电阻的一端连接。
11.可选地，开关器件的保护电路，还包括：第二级保护电路，所述第二级保护电路的第一端分别与所述第三二极管的阴极及所述第二电容的一端连接，所述第二级保护电路的第二端与所述开关器件的第二端连接，所述第二级保护电路的第三端与所述开关器件的控制端连接，用于在所述开关器件两端电压大于第二预设保护电压阈值时导通，旁路所述开
关器件，所述第二预设保护电压阈值大于所述第一预设保护电压阈值。
12.可选地，所述第二级保护电路，包括：第四电阻、第五电阻、第四二极管及第五二极管，其中，所述第四电阻的一端连接分别与所述第三二极管的阴极及所述第二电容的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第五电阻的一端及所述第四二极管的阴极连接，所述第五电阻的另一端分别与所述开关器件的第二端连接，所述第四二极管的阳极与所述第五二极管的阳极连接，所述第五二极管的阴极与所述开关器件的控制端连接。
13.可选地，所述开关器件为逆阻igct模块。
14.可选地，所述第一二极管为肖基特二极管。
15.本发明技术方案，具有如下优点：
16.本发明提供的开关器件的保护电路，包括：第一级保护电路，第一级保护电路与开关器件并联连接，用于在开关器件两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，增加电流回路的电容，抑制开关器件两端电压的上升。通过设置第一级保护电路，在开关器件两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，抑制开关器件两端电压的上升，保护igct不被损坏，保障直流电网的安全运行。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例中开关器件的第一级保护电路图；
19.图2为本发明实施例中一个具体示例的开关器件的保护电路图；
20.图3为本发明实施例中另一个具体示例的开关器件的保护电路图。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
25.由于换流阀在正常工作过程中，工况复杂，因此不可避免的出现开关器件两端电压大于开关器件规定的工作电压的情况，这就使得在换流阀工作过程中，不可避免的造成开关器件的损坏。
26.为此，本发明实施例提供一种开关器件的保护电路，用于保护换流阀中的开关器件，避免出现开关器件两端过压的情况。如图1所示，上述开关器件的保护电路包括：第一级保护电路2，第一级保护电路2与开关器件1并联连接，用于在开关器件1两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，增加电流回路的电容，抑制开关器件1两端电压的上升。
27.在一具体实施例中，第一级保护电路2用于在开关器件1两端的电压大于第一预设保护电压阈值(即一级保护动作的设定值)时动作，通过增加电流回路的电容，抑制开关器件1两端电压的上升，从而达到一级过压保护的目的。具体地，如图1所示，第一级保护电路2，包括：第一二极管tvs、第二二极管d1及第一电容c1，其中，第一二极管tvs的阴极与开关器件1的第一端连接，第一二极管tvs的阳极与第二二极管d1的阳极连接，第二二极管d1的阴极与第一电容c1的一端连接，第一电容c1的另一端与开关器件1的第二端连接。
28.在本发明实施例中，首先将第一二极管tvs两端的耐受电压设置为第一预设保护电压阈值。当第一二极管tvs两端的电压大于第一预设保护电压阈值时，第一二极管tvs被击穿，第一级保护电路2导通，此时电流流向为经过第一二极管tvs流向第一电容c1。第一电容c1作为并联电容，用于增加电流回路的电容。在开关器件1两端电压大于第一预设保护电压阈值时，第一级保护电路2通过并联电容，增大电流回路的电容，抑制开关器件1两端电压的增加。在本发明实施例中，开关器件1为逆阻igct模块。第一二极管tvs为肖基特二极管。其中，肖基特二极管的通断频率高，能够在igct模块工作过程中动作数次，实现igct模块的保护。在本发明实施例中，第一预设保护电压阈值可根据实际工况进行设定，在此不作限制。
29.本发明提供的开关器件的保护电路，包括：第一级保护电路，第一级保护电路与开关器件并联连接，用于在开关器件两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，增加电流回路的电容，抑制开关器件两端电压的上升。通过设置第一级保护电路，在开关器件两端电压大于第一预设保护电压阈值时导通，抑制开关器件两端电压的上升，保护igct不被损坏，保障直流电网的安全运行。
30.在一实施例中，如图2所示，开关器件的保护电路，还包括第一缓冲电路3，第一缓冲电路3与开关器件1并联连接，用于对开关器件1的交流关断电压进行均压处理。
31.在一具体实施例中，由于换流阀中各igct模块参数不完全一致，串联使用时各个元件上承受的电压可能不同，因此需要采用均压电路来保证串联结构中电压的平均分配。因此本发明实施例提供第一缓冲电路3，用于实现开关器件1的动态分压。具体地，如图2所示，第一缓冲电路3，包括：第三二极管d2、第二电容c2及第一电阻r1，其中，第三二极管d2的阳极分别与开关器件1的第一端及第一电阻r1的一端连接，第三二极管d2的阴极分别与第二电容c2的一端第一电阻r1的另一端连接，第二电容c2的另一端与开关器件1的第二端连接。
32.在本发明实施例中，当igct模块两端电压较高时，首先通过第一缓冲电路3进行均压处理。当均压处理后，igct模块两端电压仍然较高，甚至大于第一预设保护电压阈值时，
利用第一级保护电路2进行过压保护，防止igct模块损坏。其中，当igct模块两端分配电压较高时，igct模块两端分配电压通过第三二极管d2、第二电容c2进行放电，为第二电容c2充电，从而降低igct模块两端分配电压。当igct模块开通之后，第一缓冲电路3中的第二电容c2通过第一电阻r1进行向igct模块放电，释放储存在电容上的能量。
33.在一实施例中，如图2所示，开关器件的保护电路，还包括第二缓冲电路4，第二缓冲电路4与开关器件1并联连接，用于对开关器件1的直流关断电压进行均压处理。
34.在一具体实施例中，上述第一缓冲电路3仅能实现开关器件1的动态分压，即抑制关断电压中的交流分量，其无法抑制开关器件1抑制关断电压中的直流分量，即无法实现开关器件1的静态分压。为此，本发明实施例还提供第二缓冲电路4，用于对开关器件1的直流关断电压进行均压处理实现开关器件1的静态分压。如图2所示，第二缓冲电路4，包括：第二电阻r2及第三电阻r3，其中，第二电阻r2的一端与第一电阻r1的另一端连接，第二电阻r2的另一端与第三电阻r3的一端连接，第三电阻r3的另一端与第一电阻r1的一端连接。
35.在本发明实施例中，当igct模块两端电压较高时，首先通过第一缓冲电路3及第二缓冲电路4进行均压处理。当均压处理后，igct模块两端电压仍然较高，甚至大于第一预设保护电压阈值时，利用第一级保护电路2进行过压保护，防止igct模块损坏。开关器件的保护电路通过设置第一缓冲电路3及第二缓冲电路4，可实现igct模块的动静态均压，为igct模块提供全面的均压处理方式，提高了igct模块安全运行的概率。
36.在一实施例中，如图3所示，开关器件的保护电路，还包括：第二级保护电路5，第二级保护电路5的第一端分别与第三二极管d2的阴极及第二电容c2的一端连接，第二级保护电路5的第二端与开关器件1的第二端连接，第二级保护电路5的第三端与开关器件1的控制端连接，用于在开关器件1两端电压大于第二预设保护电压阈值时导通，旁路开关器件1，第二预设保护电压阈值大于第一预设保护电压阈值。
37.在一具体实施例中，当第一级保护电路2动作后，若igct模块两端电压继续增加，达到第二预设保护电压阈值后，则通过第二级保护电路5中关键器件的电压使得齐纳二极管击穿动作，完成工作电流的转移，避免igct模块两端的电压继续增加，保护igct模块不被损坏。具体地，如图3所示，第二级保护电路5，包括：第四电阻r4、第五电阻r5、第四二极管d3及第五二极管d4，其中，第四电阻r4的一端连接分别与第三二极管d2的阴极及第二电容c2的一端连接，第四电阻r4的另一端分别与第五电阻r5的一端及第四二极管d3的阴极连接，第五电阻r5的另一端分别与开关器件1的第二端连接，第四二极管d3的阳极与第五二极管d4的阳极连接，第五二极管d4的阴极与开关器件1的控制端连接。
38.在本发明实施例中，当igct模块两端电压大于第二预设保护电压阈值时，流经igct模块的电流经过第三二极管d2逐步转移至第四电阻r4与第五电阻r5支路中。在本发明实施例中，通过设定第四电阻r4与第五电阻r5的值，使得第四二极管d3被击穿，导通第四电阻r4支路。其中，流经第四电阻r4支路的电流通过第三二极管d2、第四电阻r4、第四二极管d3及第五二极管d4流向igct模块的控制端，控制igct模块闭锁，将工作电流转移至换流阀中的其他器件，完成igct模块的旁路，保护igct模块不被击穿。同时流经第五电阻r5支路的电流流向igct模块的第二端。其中，第二预设保护电压阈值为第五电阻r5两端的电压，通过调节第四电阻r4与第五电阻r5的值，可实现第二预设保护电压阈值的调节。在本发明实施例中，第四二极管d3为齐纳二极管。
39.开关器件的保护电路通过设置两级过压保护电路，可在第一级保护电路2过压保护失效后，启动第二级保护电路5，为igct模块提供双重过压保护，满足igct构成的换流阀在工程化研发及工程应用过程中igct保护的要求。
40.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。