换流阀高压运行电路及现场试验系统技术方案

本申请提供换流阀高压运行电路及现场试验系统。所述运行电路包括两个换流链、一个或两个级联式供能链，两个换流链分别包括N个子模块和M个子模块；级联式供能链包括至少N

【技术实现步骤摘要】
换流阀高压运行电路及现场试验系统


[0001]本申请涉及大功率电力电子变流
，具体涉及换流阀高压运行电路及现场试验系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术在电力系统中的应用和发展，电力电子设备向着高压大容量模块化方向发展，尤其在柔性直流输电系统和链式静止无功发生器等领域得到广泛的应用，一般由若干个串联或者并联连接的子模块组成。
[0003]以海上风电柔直系统举例，海上风电并网是柔性直流输电的一个重要应用，柔直海上换流站需要建设在海上平台。考虑海上施工条件限制，无法在海上完成大型设备的安装和试验，需要在码头上进行设备安装、调试后把海上平台整体送至指定海域。若海上柔直换流站到达指定海域后发现大型设备出现质量缺陷等问题，需要把平台整体运输至试验码头进行处理，费用和时间成本非常高。
[0004]因此，对于上述应用工况，在码头上进行设备试验的环节至关重要，但码头通常只能提供小容量的低压电源。现有试验技术需要借助高压对换流链进行试验，如专利“CN107561456A，一种功率模块试验装置及试验方法”，该方案需要借助外加高压电源为换流链的子模块进行充电，无法依靠小容量的低压电源完成实验。专利“CN111026082A一种换流链及其阀基控制器试验电路及试验方法”也提供了一种换流链试验电路和试验方法，该方法是利用一个低压输出的辅助换流阀和连接电抗器构造一个恒流源，利用低压恒流源为被测换流阀供能，由于辅助换流阀受到直流辅助电源输出电压的限制，无法通过级联方式输出高压，因此在充电和试验过程中，被测的换流阀两端不能承受高电压，换流阀子模块大多数处于旁路状态，很少量子模块轮换的投入到回路中，本质上还是一个低压试验系统，试验效率低，且不能验证高压大功率运行的工况。
[0005]另一方面，以柔性直流输电工程为例，通常在工程建设过程中需要先将子模块组装成阀塔，再对换流阀进行试验，换流阀成塔后极大的限制了试验的灵活性，现有试验方案只能进行子模块功能试验或者绝缘试验等分系统试验；由于缺少整个换流链的高压大功率运行试验方案，导致试验项目不完整，且试验效率低。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种换流阀高压运行电路，包括两个换流链、一个或两个级联式供能链，所述两个换流链分别包括N个子模块和M个子模块，N、M为大于等于1的整数；所述级联式供能链包括至少N
‑
1 个或至少M
‑
1个二极管单元；所述子模块包括并联连接的直流电容与功率单元，所述功率单元包括功率半导体器件构成的半桥电路或/和全桥电路；所述子模块的交流端串联连接，首端子模块和尾端子模块的交流端引出作为换流链交流端，所述两个换流链的一交流端经连接电抗器连接，另一交流端短接，所述首端子模块为与所述级联式供能链的阳极端连接的子模块，所述尾端子模块为与所述级联式供能链的阴极端连
接的子模块；所述二极管单元同方向串联连接，所述级联式供能链的阴极端与所述尾端子模块的直流电容正极连接，所有二极管单元的阳极端与对应换流链的所述子模块的直流电容的正极一一对应或经过第一限流器连接。
[0007]根据一些实施例，所述高压运行电路还包括至少一个充电补能模块，所述充电补能模块与对应换流链的首端子模块的直流电容并联连接；所述充电补能模块包括电源单元或串联连接的电源单元和二极管，所述电源单元包括直流电源，或交流电源与整流器。
[0008]根据一些实施例，所述二极管单元还包括第二限流器，所述第二限流器与二极管串联，所述第一限流器和所述第二限流器均包括电阻和/或电感。
[0009]根据一些实施例，所述二极管单元还包括隔离开关，所述隔离开关与二极管串联连接，所述隔离开关的分合受子模块的控制单元控制。
[0010]根据一些实施例，所述半桥电路包括串联连接的上管与下管，所述上管与下管串联后与所述直流电容并联，所述上管或下管的集电极与发射极引出作为子模块的交流端；所述全桥电路包括并联连接的两个桥臂，每个所述桥臂包括两个串联连接的上管与下管，所述桥臂与所述直流电容并联，两个所述桥臂的中点引出作为子模块的交流端；所述换流链中的子模块功率单元全部为半桥电路或全部为全桥电路或全部为全桥电路和半桥电路混合配置；所述子模块的交流端还并联旁路开关；所述旁路开关电动合闸，合闸后依靠机械力或磁力保持。
[0011]根据一些实施例，所述换流链还包括水冷却单元、控制单元和测量单元，所述冷却单元为换流链运行提供冷却；所述控制单元包括主控制单元、阀控制单元，所述主控制单元与所述阀控制单元通信，所述阀控制单元与子模块的控制单元通信；所述测量单元被配置用于测量所述连接电抗器或/和所述换流链的电流、电压，为所述换流链运行提供监视。
[0012]本申请实施例还提供一种换流阀高压运行电路的现场试验系统，包括至少一个如上所述的换流阀高压运行电路；其中，至少两个换流链以阀塔型式安装，定义为工程阀塔，所述连接电抗器与地电位之间保持绝缘距离d1，与两个工程阀塔之间保持绝缘距离分别为 d2和d3。
[0013]根据一些实施例，所述工程阀塔的支撑绝缘子之间搭建横梁，所述连接电抗器安装在所述横梁上，所述连接电抗器包括桥臂电抗器或桥臂电抗器的组合，所述连接电抗器接入所述工程阀塔之间。
[0014]本申请实施例提供的技术方案，利用级联式供能链实现了子模块直流电容的逐级充电，结合可低压取能的换流链的技术优势，本申请还提出了两个换流链功率对推的方案，利用低压电源供能，为一换流链充电，然后可利用一换流链输出电压为另一个换流链充电，仅增加一个连接电抗器即实现了两个换流链之间的功率对推，连接电抗器也可以利用工程中的桥臂电抗器，该方案成本低，可靠性高，解决了现有换流链难以进行高压大功率运行试验的问题。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0016]图1是本申请实施例提供的一种换流阀高压运行电路示意图。
[0017]图2是本申请实施例提供的另一种换流阀高压运行电路示意图。
[0018]图3a是本申请实施例提供的一种二极管单元示意图。
[0019]图3b是本申请实施例提供的另一种二极管单元示意图。
[0020]图4a是本申请实施例提供的一种功率单元示意图。
[0021]图4b是本申请实施例提供的另一种功率单元示意图。
[0022]图4c是本申请实施例提供的又一种功率单元示意图。
[0023]图5是本申请实施例提供的一种换流阀高压运行电路的现场试验系统示意图。
[0024]图6是本申请实施例提供的另一种换流阀高压运行电路的现场试验系统示意图。
[0025]图7是本申请实施例提供的一种换流阀高压运行电路的现场试验系统接线示意图。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换流阀高压运行电路，其特征在于，包括：两个换流链，分别包括N个子模块和M个子模块，N、M为大于等于1的整数；一个或两个级联式供能链，包括至少N
‑
1个或至少M
‑
1个二极管单元；所述子模块包括并联连接的直流电容与功率单元，所述功率单元包括功率半导体器件构成的半桥电路或/和全桥电路；所述子模块的交流端串联连接，首端子模块和尾端子模块的交流端引出作为换流链交流端，所述两个换流链的一交流端经连接电抗器连接，另一交流端短接，所述首端子模块为与所述级联式供能链的阳极端连接的子模块，所述尾端子模块为与所述级联式供能链的阴极端连接的子模块；所述二极管单元同方向串联连接，所述级联式供能链的阴极端与所述尾端子模块的直流电容正极连接，所有二极管单元的阳极端与对应换流链的所述子模块的直流电容的正极一一对应或经过第一限流器连接。2.如权利要求1所述的高压运行电路，其特征在于，还包括：至少一个充电补能模块，与对应换流链的首端子模块的直流电容并联连接；所述充电补能模块包括电源单元或串联连接的电源单元和二极管，所述电源单元包括直流电源，或交流电源与整流器。3.如权利要求1所述的高压运行电路，其特征在于，所述二极管单元还包括第二限流器，所述第二限流器与二极管串联，所述第一限流器和所述第二限流器均包括电阻和/或电感。4.如权利要求1所述的高压运行电路，其特征在于，所述二极管单元还包括隔离开关，所述隔离开关与二极管串联连接，所述隔离开关的分合受子模块的控制单元控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晔源，王宇，李海英，姚宏洋，殷冠贤，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：新型
国别省市：