柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，包括陪试模块、待试模块、负载电抗器和直流补能电源，所述陪试模块的输出高压侧和待试模块的输出高压侧通过所述负载电抗器相连，所述陪试模块的输出低压侧和待试模块的输出低压侧直接相连；所述直流补能电源同时为所述陪试模块和待试模块提供功率输入。本发明专利技术还公开了一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验方法，利用上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验，可提供与实际工况相当甚至超过实际工况应力的功率运行试验，为阀子模块投入实际使用提供可靠验证。

Flexible DC transmission converter valve sub module power operation test device and test method

The invention discloses a flexible HVDC converter valve module power operation test device, including paternity testing module, test module, load reactor and DC power can make the output voltage, the side with test module and test module to output high voltage side is connected through the load reactance, output low voltage side the paternity testing module and testing module output low voltage side is directly connected to the DC power supply; fill with test module and test module to provide power for the input at the same time. The invention also discloses a flexible HVDC converter valve operation test method of power module, using the flexible HVDC converter valve module power operation test, can provide the power running test and the actual condition is even more than the actual working stress, as the valve sub module is put into practical use to provide reliable verification.

【技术实现步骤摘要】
柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置及试验方法
本专利技术涉及一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置及试验方法，属于电力电子在电力系统应用领域。
技术介绍
基于电力电子模块化的概念，模块化多电平换流器(MMC)由若干个结构相同的子模块(SM)串联组成，其功率和电压等级主要由阀子模块串联级数、阀子模块的通流能力和耐压强度决定，因此阀子模块是影响换流阀可靠稳定运行的关键组成部分。基于MMC的柔性直流输电装置，投入工程使用前，需从可靠性的角度对阀子模块进行充分验证，以保证换流阀系统安全稳定运行。阀子模块内部各组件的失效与其在运行过程中经受的电热应力作用累积有关：既可能是电磁瞬态失效；也可能是依赖于时间的热疲劳损伤累积导致的老化失效，主要是受各个组件内部电热应力不平衡导致的。因此阀子模块试验的可靠性验证主要从其遭受的电热应力角度入手。然而MMC换流阀通常具有高电压、大电流、级数多、容量大等特点，直接搭建等同于实际运行工况的试验环境是非常困难的，因此通常采取等效试验的方法对MMC阀子模块进行验证。功率运行试验装置的主要目的是测试子模块的电压、电流、温度等应力能否满足装置的长期稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，可提供与实际工况相当甚至超过实际工况应力的功率运行试验，为阀子模块投入实际使用提供可靠验证。本专利技术的另外一个目的是提供一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验方法，利用上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置进行试验。实现上述目的技术方案是：柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，包括陪试模块、待试模块、负载电抗器L和直流补能电源，其中：所述陪试模块包括电容器C1、泄能电阻R1、IGBT器件T11、反并联二极管器件D11、IGBT器件T12、反并联二极管器件D12、晶闸管VT1和旁路开关K1，所述电容器C1和泄能电阻R1并联，所述IGBT器件T11与IGBT器件T12串联后与所述泄能电阻R1并联，所述反并联二极管器件D11与所述IGBT器件T11相连；所述反并联二极管器件D12与所述IGBT器件T12相连；所述晶闸管VT1的一端与所述IGBT器件T11和IGBT器件T12的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T12和泄能电阻R1的相接端相连；所述旁路开关K1与所述晶闸管VT1并联；所述待试模块包括电容器C2、泄能电阻R2、IGBT器件T21、反并联二极管器件D21、IGBT器件T22、反并联二极管器件D22、晶闸管VT2和旁路开关K2，所述电容器C2和泄能电阻R2并联，所述IGBT器件T21与IGBT器件T22串联后与所述泄能电阻R2并联，所述反并联二极管器件D21与所述IGBT器件T21相连；所述反并联二极管器件D22与所述IGBT器件T22相连；所述晶闸管VT2的一端与所述IGBT器件T21和IGBT器件T22的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T22和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K2与所述晶闸管VT2并联；所述IGBT器件T11和泄能电阻R1的相接端与所述IGBT器件T21和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的一个相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的另一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的另一个相接端通过所述负载电抗器L相连；所述直流补能电源包括补能电源E、充电电阻Rc和隔离开关Kc，所述隔离开关Kc与所述充电电阻Rc并联；所述补能电源E与所述充电电阻Rc串联后与所述电容器C1并联。上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其中，所述陪试模块的输出高压侧和待试模块的输出高压侧通过所述负载电抗器L相连，所述陪试模块的输出低压侧和待试模块的输出低压侧直接相连；所述直流补能电源同时为所述陪试模块和待试模块提供功率输入，所述功率输入包括投入运行前的电容充电和投入后的电能补充；所述试验装置投入稳定运行后，所述隔离开关Kc闭合，减少所述充电电阻Rc的有功消耗。上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其中，所述陪试模块和待试模块均取自柔性直流输电MMC阀。柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验方法，利用上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置进行试验，包括以下步骤：S1，散热系统投入运行，同时闭合所述直流补能电源为电容器C1和电容器C2充电；S2，闭合隔离开关Kc旁路掉充电电阻Rc，通过控制器向所述陪试模块的功率器件和待试模块的功率器件下发触发脉冲，散热系统进入稳定运行状态；S3，闭锁所述陪试模块的功率器件和待试模块的功率器件触发脉冲，切除所述直流补能电源；S4，所述电容器C1和电容器C2中能量一一对应地通过所述泄能电阻R1和泄能电阻R2释放，稳定一段时间后，切除散热系统。上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验方法，其中，所述陪试模块的功率器件包括IGBT器件T11及其反并联二极管器件D11；所述待试模块的功率器件包括IGBT器件T12及其反并联二极管器件D12。本专利技术的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置及试验方法，通过电容和电抗器谐振产生试验所需电流，该试验装置简单易操作，可满足MMC阀子模块的型式试验要求，测量阀子模块的电压应力、电流应力和热应力等电磁瞬态和稳态参量，可用于阀子模块的工程设计，与现有技术相比，有益效果是：1、本专利技术提供的试验装置中：陪试模块与待试模块均取自柔性直流输电MMC阀，其内部结构和在本专利技术的试验装置中的位置完全一致，可以互换，因此在测试时可以同时测试两个试品阀子模块，大大提高批量测试时的效率；2、本专利技术提供的试验装置中：试品阀子模块电容器与负载电抗器之间主要通过无功交换产生回路电流，补能电源E仅需建立电容器初始电压与维持系统运行所需的少量有功损耗，因此试验电路对补能电源E的容量要求较低；3、本专利技术提供的试验装置中：直流补能电源同时为陪试和待试模块提供功率输入，能够有效保证两者电容器的电压稳定，易于实现试验装置的内部控制和稳定运行；4、本专利技术提供的试验装置中：负载电抗器上的电流可控，通过一定的控制策略，可产生与实际运行工况一致的电流，该电流包含直流分量与交流分量，真正再现MMC阀子模块实际电流；5、本专利技术的试验装置采用的试验电路可以满足试验要求，可提供与实际工况相当甚至超过实际工况应力的功率运行试验，为阀子模块投入实际使用提供可靠验证。附图说明图1为本专利技术的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置的电路拓扑图；图2是采用本专利技术的试验装置进行柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验的电压试验波形；图3是采用本专利技术的试验装置进行柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验的电流试验波形。具体实施方式为了使本
的技术人员能更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：请参阅图1，一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，包括陪试模块1、待试模块2、负载电抗器L和直流补能电源3。陪试模块1包括电容器C1、泄能电阻R1、IGBT器件T11、反并联二极管器件D11、IGBT器件T12、反并联二极管器件D12、晶闸管VT1和旁路开关K1，电容器C1和泄能电阻R1并本文档来自技高网...

【技术保护点】
柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其特征在于，包括陪试模块、待试模块、负载电抗器L和直流补能电源，其中：所述陪试模块包括电容器C1、泄能电阻R1、IGBT器件T11、反并联二极管器件D11、IGBT器件T12、反并联二极管器件D12、晶闸管VT1和旁路开关K1，所述电容器C1和泄能电阻R1并联，所述IGBT器件T11与IGBT器件T12串联后与所述泄能电阻R1并联，所述反并联二极管器件D11与所述IGBT器件T11相连；所述反并联二极管器件D12与所述IGBT器件T12相连；所述晶闸管VT1的一端与所述IGBT器件T11和IGBT器件T12的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T12和泄能电阻R1的相接端相连；所述旁路开关K1与所述晶闸管VT1并联；所述待试模块包括电容器C2、泄能电阻R2、IGBT器件T21、反并联二极管器件D21、IGBT器件T22、反并联二极管器件D22、晶闸管VT2和旁路开关K2，所述电容器C2和泄能电阻R2并联，所述IGBT器件T21与IGBT器件T22串联后与所述泄能电阻R2并联，所述反并联二极管器件D21与所述IGBT器件T21相连；所述反并联二极管器件D22与所述IGBT器件T22相连；所述晶闸管VT2的一端与所述IGBT器件T21和IGBT器件T22的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T22和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K2与所述晶闸管VT2并联；所述IGBT器件T11和泄能电阻R1的相接端与所述IGBT器件T21和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的一个相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的另一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的另一个相接端通过所述负载电抗器L相连；所述直流补能电源包括补能电源E、充电电阻Rc和隔离开关Kc，所述隔离开关Kc与所述充电电阻Rc并联；所述补能电源E与所述充电电阻Rc串联后与所述电容器C1并联。...

【技术特征摘要】
1.柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其特征在于，包括陪试模块、待试模块、负载电抗器L和直流补能电源，其中：所述陪试模块包括电容器C1、泄能电阻R1、IGBT器件T11、反并联二极管器件D11、IGBT器件T12、反并联二极管器件D12、晶闸管VT1和旁路开关K1，所述电容器C1和泄能电阻R1并联，所述IGBT器件T11与IGBT器件T12串联后与所述泄能电阻R1并联，所述反并联二极管器件D11与所述IGBT器件T11相连；所述反并联二极管器件D12与所述IGBT器件T12相连；所述晶闸管VT1的一端与所述IGBT器件T11和IGBT器件T12的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T12和泄能电阻R1的相接端相连；所述旁路开关K1与所述晶闸管VT1并联；所述待试模块包括电容器C2、泄能电阻R2、IGBT器件T21、反并联二极管器件D21、IGBT器件T22、反并联二极管器件D22、晶闸管VT2和旁路开关K2，所述电容器C2和泄能电阻R2并联，所述IGBT器件T21与IGBT器件T22串联后与所述泄能电阻R2并联，所述反并联二极管器件D21与所述IGBT器件T21相连；所述反并联二极管器件D22与所述IGBT器件T22相连；所述晶闸管VT2的一端与所述IGBT器件T21和IGBT器件T22的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T22和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K2与所述晶闸管VT2并联；所述IGBT器件T11和泄能电阻R1的相接端与所述IGBT器件T21和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的一个相接端相连；所述旁路开关K1和晶闸管VT1的另一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的另一个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，田野，李高显，侯北，吴鹏，叶傅华，王一舟，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31