一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法，该试验方法将运行试验模块和短路电流试验模块有效结合，在短路电流试验模块对储能单元充电结束之后，将整流充电单元断开，再将短路电流试验模块与试品接入，短路电流试验模块的电位是随着试品的投切状态而改变的。隔离单元将短路电流试验模块和试品进行电气隔离，可以避免B前级设备免受试品高电压冲击。本发明专利技术的技术方案，解决了现有技术在H桥型运行试验系统进行短路电流试验时维持桥臂电流连续，保证开关器件稳态结温不下降的问题，节约了试验时间，能够取得更好的试验效果。验效果。验效果。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电换流阀试验
，尤其涉及一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]柔性直流输电的核心设备是柔性直流输电换流阀，也称模块化多电平换流阀(MMC)。MMC阀的基本组成单元称为子模块。柔直阀子模块在工程应用之前，必须进行型式试验，短路电流试验项目作为型式试验的重要一环，IEC62501标准里对短路电流试验的要求做了具体描述。其要求如下：试验应使相关半导体元件达到最高稳态结温并运行在热平衡状态，然后启动故障(短路)电流试验。
[0003]现有技术对于短路电流试验中维持结温的做法主要有两种：1、最早采用的方法是合成试验方法，电压和电流分别施加在试品上，利用水加热方式模拟开关器件的结温。此种方法对于模拟试品实际工程遇到的短路故障时刻工况差异很大，无法完全考验试品的可靠性。由于水的沸点只有100℃，对开关器件的加热温度也不能超过100℃。2、第二种方法是将短路电流系统与柔直阀对拖试验平台进行连接，当试品阀连续运行试验达到稳态结温时，进行闭锁，将短路电流系统与试品阀连接，进行短路电流试验。此种方案中短路电流系统不需要添加对地绝缘措施，技术难度低，但是闭锁时间不可避免的会导致开关器件稳态结温下降。由于上述短路电流试验方法缺点的存在，亟需一套能完全模拟在工程应用时，发生双极短路故障时刻，试品阀所承受的电气应力的试验方法。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法，用以解决在H桥型运行试验系统进行短路电流试验时维持桥臂电流连续，保证开关器件稳态结温不下降的问题。
[0005]为达到上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种模块化多电平换流器短路电流试验装置，包括运行试验模块、短路电流试验模块以及控制模块；
[0006]所述运行试验模块包括直流电源、H桥结构的模块化多电平换流器和负载；所述H桥结构包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，四个桥臂上分别设置有试品；所述负载包括位于四个桥臂上的桥臂电抗器和一个负载电抗器；
[0007]所述短路电流试验模块包括整流充电单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元。
[0008]进一步的，所述整流充电单元通过第一开关单元连接储能单元，在所述第一开关单元接通时为所述储能单元充电。
[0009]进一步的，所述短路电流试验模块通过第二开关单元连接运行试验模块，在所述第二开关单元接通时将所产生的短路电流输出至所述运行试验模块。
[0010]进一步的，所述述短路电流试验模块还包括降压单元和隔离单元；所述降压单元
和隔离单元依次连接于所述储能单元。
[0011]进一步的，所述隔离单元包括多级串联晶闸管阀。
[0012]进一步的，所述试品包括串联连接的多个半桥子模块。
[0013]进一步的，所述运行试验模块还包括子模块切换单元；所述子模块切换单元通过切换控制，以将所述四个桥臂的试品接入或者切除出试验回路。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种如本专利技术第一个方面所述的模块化多电平换流器短路电流试验装置的试验方法，包括步骤：
[0015]S1、控制第二开关单元关断，启动所述运行试验模块以使得所述试品运行在额定电压电流下，达到试品的最高稳态结温并运行于热稳定状态；
[0016]S2、控制第一开关单元接通以使得所述整流充电单元为所述储能单元充电，充至目标电压时，控制第一开关单元关断，第二开关单元接通；
[0017]S3、对所述H桥结构中各桥臂的子模块进行投切控制，以产生短路电流经过试验子模块。
[0018]进一步的，所述步骤S3还包括：
[0019]S31、将所述H桥结构中第三桥臂和第四桥臂闭锁，第一桥臂子模块的上管和第二桥臂子模块的下管投入，以在所述第一桥臂、第二桥臂及负载电抗器上形成过电流；
[0020]S32、当所述过电流达到预设阈值时，将第一桥臂子模块的下管和第二桥臂子模块的上管投入，控制第一桥臂子模块的晶闸管导通并触发所述隔离单元导通，以产生短路电流经过所述试品；
[0021]S33、由所述降压单元控制所述短路电流过零后，控制所述隔离单元关断，所述运行试验模块恢复稳态运行。
[0022]进一步的，还包括：
[0023]当所述运行试验模块恢复稳态运行后，重复所述步骤S31
‑
S33，以对其他桥臂进行试验。
[0024]综上所述，本专利技术提供了一种模块化多电平换流器短路电流试验装置及试验方法，该装置包括运行试验模块、短路电流试验模块以及控制模块；所述运行试验模块包括直流电源、H桥结构的模块化多电平换流器和负载；所述H桥结构包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，四个桥臂上分别设置有试品；所述负载包括位于四个桥臂上的桥臂电抗器和一个负载电抗器；所述短路电流试验模块包括整流充电单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元。该方法将运行试验模块和短路电流试验模块有效结合，在短路电流试验模块对储能单元充电结束之后，将整流充电单元断开，再将短路电流试验模块与试品接入，短路电流试验模块的电位是随着试品的投切状态而改变的。隔离单元将短路电流试验模块和试品进行电气隔离，可以避免B前级设备免受试品高电压冲击。本专利技术的技术方案，解决了现有技术在H桥型运行试验系统进行短路电流试验时维持桥臂电流连续，保证开关器件稳态结温不下降的问题，节约了试验时间，能够取得更好的试验效果。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例模块化多电平换流器短路电流试验装置；
[0026]图2是半桥子模块的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例模块化多电平换流器短路电流试验装置的试验方法的流程图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0029]下面对结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，以下简称“MMC”)短路电流试验装置，该装置的电路原理示意图如图1所示，该装置包括运行试验模块、短路电流试验模块以及控制模块。
[0030]如图1所示，运行试验模块包括直流电源、H桥结构的MMC和负载。该直流电源通过刀开关QS20与运行试验模块连接，用于提供该运行试验模块运行过程中的电能损耗。所述H桥结构包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，四个桥臂上分别设置有试品，试品包括串联连接的多个半桥子模块，其中每个半桥子模块的结构示意图如图2所示，在本实施例中，半子模块中的功率器件VT1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器短路电流试验装置，其特征在于，包括运行试验模块、短路电流试验模块以及控制模块；所述运行试验模块包括直流电源、H桥结构的模块化多电平换流器和负载；所述H桥结构包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，四个桥臂上分别设置有试品；所述负载包括位于四个桥臂上的桥臂电抗器和一个负载电抗器；所述短路电流试验模块包括整流充电单元、储能单元、第一开关单元和第二开关单元。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流充电单元通过第一开关单元连接储能单元，在所述第一开关单元接通时为所述储能单元充电。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述短路电流试验模块通过第二开关单元连接运行试验模块，在所述第二开关单元接通时将所产生的短路电流输出至所述运行试验模块。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述述短路电流试验模块还包括降压单元和隔离单元；所述降压单元和隔离单元依次连接于所述储能单元。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述隔离单元包括多级串联晶闸管阀。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试品包括串联连接的多个半桥子模块。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运行试验模块还包括子模块切换单元；所述子模块切换单元通过切换控制，以将所述四个桥臂的试品接入或者切除出试验回...

【专利技术属性】
技术研发人员：常忠廷，王梁，甄帅，张坤，朱帅，赵洋洋，张良儒，董岳，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：