电压源换流器的高压取能电源设计

方 式 ，也就 是子 功 率 模 块 直 接 从 自身 单 元 取 电 ，该
供 电方 式 具 有 简单 、方 便 、灵 活 的特 点 。 随 着 ＭＭＣ 和 ＳＴＡＴＣＯＭ 等 设 备 的 电 压 越 来
ＳＭ ＝
越 高 ，容 量 越 来越 大 ，其 子 功 率模 块 的 电压 等 级 要
求 也越 来 越 高 ． 以往 子 功 率 模 块 采 用 １ ７００ Ｖ 规
图 １为 ＭＭＣ原 理 框 图 ，其 核 心 单 元 为 子 功 率 模 块 ，不 同 的子 功 率 模 块 数 量 可 构 成 不 同 电压 等 级 的换 流 器 。
式 在 早 期 小 功 率 ＳＴＡＴＣＯＭ 中 常 采 用 ，而 现 在 高
压 大 容 量 ＭＭＣ和 ＳＴＡＴＣＯＭ 均 采 用 自励 的 供网建 设 持 续 深 化 及 能源 互联 网加 速 发 展 ，采 用 全 控 器 件 的柔 性 直流 输 电模 块 化 多 电平 换 流 器 （ＭＭＣ）…和 高 压 大 功 率 链 式 静 止 同 步 补 偿 器 （ＳＴＡＴＣＯＭ）等 ＶＳＣ 的应 用 越 来 越 广 泛 ．而 ＭＭＣ和 高 压 大 功 率 链 式 ＳＴＡＴＣＯＭ 的 共 同 点是均 由多个子功率模块 串联而成 ．每个子功率 模 块 为 一 个 完 整 的 执 行 单 元 ，包 括 供 电 电源 、保 护
压 输 入 取 能 电源 的 设 计 方 法 ，通 过 实 验 和 工 程 应 用 证 明 了 设 计 的 高 压 输 入 取 能 电 源 具 有 输 入 电压 范 围 宽 、启
动 冲 击 电 流 和 损 耗 小 、性 能 可 靠 等 优 点 ，完 全 满 足 ＶＳＣ 的 子 功 率 模 块 供 电要 求 。
格 的 ＩＧＢＴ．对 应 取 能 电源 的最 高 输 入 工 作 电压 一
定 稿 日期 ：２０１５—１０—０８ 作 者 简 介 ：刘 刚 （１９７３一），男 ，四 川 仁 寿 人 ，硕 士 ，高级 工 程 师 ，研 究 方 向 为 电 力 电 子 变 流 技 术 。
ＤＣ
图 １ ＭＭＣ 原 理 框 图
关键 词 ：电压源 换流器 ；双 管反激 ；高压 取能 电源
中 图分 类 号 ：ＴＭ４６
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００—１００Ｘ（２０１６）０５—００７２—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｈ ｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ｆｏｒ Ｖｏｌｔａ ｇｅ Ｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＬＩＵ Ｇａｎｇ，ＹＡＯ Ｗ ｅｉ－ｚｈｅｎｇ，ＳＵＮ Ｊｉａｎ，ＹＡＮＧ Ｃｈａｏ （ＸＪ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｕｃｈａｎｇ ４６１０００，Ｃｈｉｎａ）
２ 高 电压 取 能 电 源 技 术 规 范
和控 制 板 、电 容 、ＩＧＢＴ及 其 驱 动 等 ，每 个 子 功 率 模 块 必须 有 供 电 电源 才 能 正 常 工 作 。子 功 率 模 块 的 供 电有 他 励 供 电 和 自 励 供 电 两 种 方 式 ［２】．他 励 供 电方 式 是 指 子功 率 模 块 采 用 外 部 供 电 ，该 供 电方
第 ５Ｏ卷 第 ５期 ２０１６年 ５月
电 力 电 子 技 术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｍａｖ ２０１６
电压 源换 流 器的高 压取 能 电源 设 计
刘 刚 ，姚 为 正 ，孙 健 ，杨 超 （许继 集 团有 限公 司 ，河 南 许 昌 ４６１０００）
摘 要 ：介 绍 了 电压 源 换 流 器 （ＶＳＣ）的 高 压 输 入 取 能 电源 的 需 求 ，提 出 了 满 足 ３ ３００ Ｖ 电压 等 级 的 双 管 反 激 式 高
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｖｅｎｅｒ（ＶＳＣ）ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｔ ｈ ｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｗｉｔｈ ３ ３００ Ｖ ｉｎｐｕｔ ｖｏｈａｇｅ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｄｕａｌ—ｓｗｉｔｃｈ ｆ ｌｙｂａｃｋ ｔｏｐｏｌｏ－ ｇＹ．Ｔ ｈ ｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄ— ｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｗｉｄｅ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｒａｎｇｅ，ｌｏｗ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｌｏｓｓ，ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｅｒ ｆｏｒｍ ａｎｃｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｆｕｌｌｙ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ｓｕｂｍｏｄｕｌｅｓ ｏｆ ＶＳＣ． Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅ ＳＯＵｌ￣ｅ ｃｏｎｖｅｎｅｒ； ｄｕａｌ—ｓｗｉｔｃｈ ｆ ｌｙｂａｃｋ； ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ
般 为 １ ３００ Ｖｔ ，但 现 在 许 多 ＭＭＣ和 ＳＴＡＴＣＯＭ 工 程 明确 要 求 其 子 功 率 模 块 的 ＩＧＢＴ 电压 等 级 必 须 大 于 等 于 ３ ３００ Ｖ，这 就 要 求 子 功 率模 块 对 应 的 取 能 电源输入电压 需达到 ２ ５００ Ｖ 以上。
在 此 设 计 了一 种 满 足 ３ ３００ Ｖ 电压 等 级 要 求 的高 输 入 电压 双 管 反 激 式 ＤＣ／ＤＣ取 能 电源 ，通 过 实 验 和 工 程 应 用验 证 了其 设 计 的正 确 性 。
Ｆｉｇ．１ Ｔ ｈ ｅ ｓｃｈｅｍａｔ ｉｃ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＭＭＣ