一种柔性直流换流阀功率模块测试系统技术方案

本发明专利技术公开了柔性直流换流阀功率模块测试系统，由控制器、数据采集终端、电源系统、回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路、上位机等构成，集成了对柔性直流换流阀功率模块的基本功能测试和电容检测、均压电阻检测、板卡故障定位、功率器件动态参数测试等多个测试功能，可智能高效完成测试，为换流阀现场交接和实验室测试提供了便携式测试方法和工具，填补了现场交接环节测试的空白，解决了换流阀现场交接评测难题，提升了换流阀运行可靠性，为柔性直流工程的现场试验和运行维护提供技术支撑。术支撑。术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流换流阀功率模块测试系统


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种柔性直流换流阀功率模块测试系统。

技术介绍

[0002]相对于传统的高压直流输电技术(LCC)，基于模块化多电平换流器(MMC,Modular Multilevel Converter)的柔性直流输电可以独立控制有功、无功，控制更加灵活，是新一代直流输电技术在新能源并网、可再生能源远距离输送、电网柔性分区互联等领域已有广泛应用。
[0003]换流阀所含功率模块数量庞大，每个功率模块都可看成包含IGBT、电容器、取能电源、电压测量、旁路开关和控制板等多元件的电力电子装置半桥功率模块主要由两个开关器件
‑
二极管对(或具备相同功能)及直流电容器与均压电阻组成，全桥功率模块主要由四个开关器件
‑
二极管对(或具备相同功能)及直流电容器与均压电阻组成。各个环节充分开展测试是降低运行中故障率的重要手段，尤其是工程现场的功率模块测试，工程现场阀厅测试电源和场地受限，换流阀功率模块安装在阀塔上，现有功率模块测试平台不具备高空作业条件，不适于工程现场测试，目前该环节测试为空白且无系统的方法和工具可用。本专利技术提供的柔性直流换流阀功率模块测试系统为柔性直流换流阀现场交接和实验室测试提供了便携式测试工具，填补了现场交接环节测试的空白，解决了换流阀现场交接评测难题，提升了换流阀运行可靠性，为柔性直流工程的现场试验和运行维护提供技术支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种柔性直流换流阀功率模块测试系统，用于解决现有的工程现场柔性直流换流阀功率模块测试缺少有效的工程现场测试平台，难以在工程现场对柔性直流换流阀功率模块进行测试，造成换流阀现场交接评测困难的技术问题。
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种柔性直流换流阀功率模块测试系统，包括控制器、数据采集终端、电源系统、回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路和上位机；
[0006]电源系统连接被测柔性直流换流阀功率模块、控制器、数据采集终端、RC检测电路和双脉冲测试电路；
[0007]数据采集终端连接回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路、电流传感器和电压传感器；
[0008]控制器用于采集被测柔性直流换流阀功率模块的工作状态数据、向被测柔性直流换流阀功率模块IGBT发送控制指令和根据数据采集终端上送的采集数据进行数据分析；
[0009]数据采集终端用于采集回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路、电流传感器和电压传感器的采集数据，上送给控制器；
[0010]上位机用于接收控制器上送的数据，通过数据处理软件对数据进行存储和分析；
[0011]双脉冲测试电路用于测试被测柔性直流换流阀功率模块的IGBT动静态参数，采集
参数并通过数据采集终端上送至控制器；
[0012]RC检测电路用于对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算直流电容容值和均压电阻阻值，使得控制器在检测到直流电容容值或均压电阻阻值异常时，发出异常告警；
[0013]回路压降检测电路用于对被测柔性直流换流阀功率模块的回路压降进行检测。
[0014]可选地，对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算直流电容容值，使得控制器在检测到直流电容容值异常时，发出异常告警包括：
[0015]控制器通过数据采集终端采集被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容电压，判断直流电容电压是否为0，若是，则向RC检测电路发送低压充电指令，控制RC检测电路输出电压给被测柔性直流功率模块充电，否则，控制电源系统的高压放电模块的继电器吸合，直到直流电容放电至0V时再向RC检测电路发送低压充电指令，控制RC检测电路输出电压给被测柔性直流换流阀功率模块充电；
[0016]控制器通过数据采集终端对被测柔性直流换流阀功率模块的10V输出电压和直流电容电压进行实时监测，拟合直流电容电压的充电曲线；
[0017]根据拟合的直流电容电压的充电曲线计算被测柔性直流换流阀功率模块的充电电阻的充电电流，求得充电回路的等效电阻；
[0018]根据直流电容电压的充电曲线和充电回路的等效电阻，计算被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值；
[0019]将计算出的被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值与预置容值比较，若差值超过容值限值，则发出电容异常告警。
[0020]可选地，对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算均压电阻阻值，使得控制器在检测到均压电阻阻值异常时，发出异常告警包括：
[0021]在计算出被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值之后，控制器向RC检测电路发送低压放电指令，控制RC检测电路关闭低压输出，给被测柔性直流换流阀功率模块放电；
[0022]通过数据采集装置采集被测柔性直流功率模块放电过程中的直流电容电压变化，利用电容放电公式计算出与直流电容并联的均压电阻的电阻值；
[0023]将计算出的被测柔性直流换流阀功率模块的均压电阻值的与预置阻值比较，若差值超过电阻限值，则发出电阻异常告警。
[0024]可选地，控制器还用于：
[0025]模拟阀控下发配置命令，对被测柔性直流换流阀功率模块进行参数配置；
[0026]模拟阀控下发复位命令，使被测柔性直流换流阀功率模块完成锁存故障信号的复位。
[0027]可选地，控制器还用于：
[0028]以恒流源模式持续给被测柔性直流换流阀功率模块电容升压，在升压过程中测试电压上升斜率，与出厂电容充电电压上升斜率比较，判断被测柔性直流换流阀功率模块的充电回路是否正常。
[0029]可选地，控制器还用于：
[0030]检测被测柔性直流换流阀功率模块采集到的直流侧两端的直流端口电压，与数据
采集终端上送的直流端口电压进行比较，判断被测柔性直流换流阀功率模块的电压采样功能是否正常。
[0031]可选地，控制器还用于：
[0032]在被测柔性直流换流阀功率模块的IGBT闭锁时，测试被测柔性直流换流阀功率模块交流端口电压和直流端口电压，判断IGBT闭锁状态下的分压是否正常。
[0033]可选地，控制器还用于：
[0034]向被测柔性直流换流阀功率模块下发旁路命令，使得旁路开关闭合，检测旁路命令触发二次回路、旁路开关储能、旁路开关本体是否正常。
[0035]可选地，控制器还用于：
[0036]获取被测柔性直流换流阀功率模块自然放电时的放电时间曲线，与RC放电曲线比较，判断直流电容和均压电阻构成的放电回路是否正常。
[0037]可选地，控制器还用于：
[0038]采集被测柔性直流换流阀功率模块的输出端口电压，与触发脉冲序列进行对比，判断输出端口电压与触发脉冲序列是否匹配。
[0039]可选地，控制器还用于对被测柔性直流换流阀功率模块进行板卡状态检测，具体包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流换流阀功率模块测试系统，其特征在于，包括控制器、数据采集终端、电源系统、回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路和上位机；电源系统连接被测柔性直流换流阀功率模块、控制器、数据采集终端、RC检测电路和双脉冲测试电路；数据采集终端连接回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路、电流传感器和电压传感器；控制器用于采集被测柔性直流换流阀功率模块的工作状态数据、向被测柔性直流换流阀功率模块IGBT发送控制指令和根据数据采集终端上送的采集数据进行数据分析；数据采集终端用于采集回路压降检测电路、RC检测电路、双脉冲测试电路、电流传感器和电压传感器的采集数据，上送给控制器；上位机用于接收控制器上送的数据，通过数据处理软件对数据进行存储和分析；双脉冲测试电路用于测试被测柔性直流换流阀功率模块的IGBT动静态参数，采集参数并通过数据采集终端上送至控制器；RC检测电路用于对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算直流电容容值和均压电阻阻值，使得控制器在检测到直流电容容值或均压电阻阻值异常时，发出异常告警；回路压降检测电路用于对被测柔性直流换流阀功率模块的回路压降进行检测。2.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀功率模块测试系统，其特征在于，对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算直流电容容值，使得控制器在检测到直流电容容值异常时，发出异常告警包括：控制器通过数据采集终端采集被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容电压，判断直流电容电压是否为0，若是，则向RC检测电路发送低压充电指令，控制RC检测电路输出电压给被测柔性直流功率模块充电，否则，控制电源系统的高压放电模块的继电器吸合，直到直流电容放电至0V时再向RC检测电路发送低压充电指令，控制RC检测电路输出电压给被测柔性直流换流阀功率模块充电；控制器通过数据采集终端对被测柔性直流换流阀功率模块的10V输出电压和直流电容电压进行实时监测，拟合直流电容电压的充电曲线；根据拟合的直流电容电压的充电曲线计算被测柔性直流换流阀功率模块的充电电阻的充电电流，求得充电回路的等效电阻；根据直流电容电压的充电曲线和充电回路的等效电阻，计算被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值；将计算出的被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值与预置容值比较，若差值超过容值限值，则发出电容异常告警。3.根据权利要求2所述的柔性直流换流阀功率模块测试系统，其特征在于，对被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容进行充放电，估算均压电阻阻值，使得控制器在检测到均压电阻阻值异常时，发出异常告警包括：在计算出被测柔性直流换流阀功率模块的直流电容的电容值之后，控制器向RC检测电路发送低压放电指令，控制RC检测电路关闭低压输出，给被测柔性直流换流阀功率模块放电；
通过数据采集装置采集被测柔性直流功率模块放电过程中的直流电容电压变化，利用电容放电公式计算出与直流电容并联的均压电阻阻值；将计算出...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊岩，饶宏，周月宾，朱喆，许树楷，徐义良，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：