柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于柔性直流输电和电力电子应用技术领域，具体讲涉及柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置，该功率环试验装置包括两个阀组件1和2、充电电源E1、补能电源E2、负载电抗器L、充电限流电阻Rc以及隔离开关K1和K2；阀组件1的低压输出端和阀组件2的低压输出端直接相连；阀组件1的高压输出端和阀组件2高压输出端通过负载电抗器L相连；该试验装置结合试验方法实现在被试阀段上等效再现实际工况下的运行电压、电流与热强度；该试验装置的电路拓扑结构简单、灵活，参数调节方式简便，能够满足MMC阀稳态运行试验的要求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于柔性直流输电和电力电子应用
，具体讲涉及柔性直流输电 MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置。
技术介绍
随着柔性直流输电(VSC-HVDC)技术在电力系统中的逐步应用，其核心部件—— 大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀的可靠性成为电力系统安全的关键因素之一。由于 VSC-HVDC装置普遍具有高电压、强电流、大容量的特点，导致在试验环境中很难构建与实际运行工况相同的全载电路进行试验。因此，如何在试验环境中构建等效的试验电路，进行与实际运行工况强度相当的试验成为解决问题的关键。基于模块化多电平换流器(MMC)的VSC-HVDC，是利用IGBT阀进行直流输电的一种新技术。子模块(SM)是构成MMC的最小功率单元，它由IGBT组成的半桥(或者H桥)与电容器并联组成。若干个子模块串联构成一个MMC阀组件，它能够成比例体现MMC阀的电气特性，是进行MMC阀稳态运行试验的基本电气单元。MMC阀稳态运行试验是为了考察MMC阀在长期实际运行工况下对最大电流、电压和温度等关键应力的耐受能力，以验证MMC阀设计的正确性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置，该试验装置结合试验方法实现在被试阀段上等效再现实际工况下的运行电压、电流与热强度；并且，该试验装置的电路拓扑结构简单、灵活，参数调节方式简便，能够满足MMC阀段稳态运行试验的要求。本技术的目的是采用下述技术方案实现的柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置，其改进之处在于，所述功率环试验装置包括两个阀组件1和2、充电电源E1、补能电源E2、负载电抗器L、充电限流电阻Rc以及隔离开关Kl和K2 ；所述阀组件1的低压输出端和阀组件2的低压输出端直接相连；所述阀组件1的高压输出端和阀组件2高压输出端通过所述负载电抗器L相连。本技术提供的一种优选的技术方案是所述充电电源El的一端与所述充电限流电阻Rc —端连接；所述充电电源El的另一端与阀组件1和2的低压输出端相连后接地；所述充电限流电阻Rc另一端与隔离开关Kl的一端连接；所述隔离开关Kl的另一端和所述负载电抗器L连接。本技术提供的第二优选的技术方案是所述补能电源E2的一端端与所述隔离开关K2 —端连接；所述补能电源E2的另一端与阀组件1和2的低压输出端相连后接地； 所述隔离开关K2的另一端与阀组件1连接。本技术提供的第三优选的技术方案是所述阀组件1包括η个串联的子模块； 所述子模块包括并联的半桥结构与子模块电容器；或所述子模块包括并联的H桥结构与子模块电容器；所述子模块电容器为Csmn ； 所述半桥和H桥结构均包括开关Kln、电阻Ι 1η、晶闸管Tin、IGBT器件Tlnl和Tln2以及二极管Dlnl和Dln2 ；所述IGBT器件Tlnl反并联二极管Dlnl组成IGBT模块1 ；所述IGBT器件Tln2反并联二极管Dln2组成IGBT模块2 ；所述IGBT模块1和IGBT模块2串联，组成IGBT模块1和 IGBT模块2串联支路；所述IGBT模块2、晶闸管Tln和开关Kln依次并联；所述电阻Rln与IGBT模块1和 IGBT模块2串联支路并联。本技术提供的第四优选的技术方案是所述补能电源E2并联在所述阀组件1 的接地子模块电容器Csmn的两端。本技术提供的第五优选的技术方案是所述阀组件2包括m个串联的子模块； 所述子模块包括并联的半桥结构与子模块电容器；或所述子模块包括并联的H桥结构与子模块电容器；所述子模块电容器为CSM2m ；所述半桥和H桥结构均包括开关K2m、电阻I 2m、晶闸管T2m、IGBT器件T2ml和T2m2以及二极管D2ml和D2m2 ；所述IGBT器件T2ml反并联二极管D2ml组成IGBT模块3 ；所述IGBT器件T2m2反并联二极管D2m2组成IGBT模块4 ；所述IGBT模块3和IGBT模块4串联；所述IGBT模块4、晶闸管T2m和开关K2m依次并联；所述电阻R2m与IGBT模块3和 IGBT模块4串联支路并联。本技术提供的第六优选的技术方案是所述阀组件1为辅助阀；所述阀组件2 为试品阀。与现有技术相比，本技术达到的有益效果是1、本技术提供的试验装置通过阀组件子模块电容器与负载电感之间的能量交换产生回路电流，电源E2仅用于补充电路运行过程中较少的有功损耗，大大降低了试验电路对电源容量的要求；2、本技术提供的试验装置的补能电源E2并联于阀组件1的接地子模块电容器Csmn两端，通过一定的控制手段即可补充整个电路运行的有功损耗；3、本技术提供的试验装置通过调节两个阀组件两端电压的幅值和相位差， 即可得到精确的交、直流叠加的电流应力，不仅调节方式灵活、简单，而且具有较高的等效性；4、本技术提供的试验电路满足MMC阀稳态运行试验的要求，能够提供与实际运行工况相当的稳态电流应力、电压应力和热强度等。附图说明图1是本技术的柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置的电路拓扑图；图2是本技术的柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的电压波形示意图；图3是本技术的柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的电流波形示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做进一步的详细说明。柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置的电路拓扑图如图1所示， 该功率环试验装置所述功率环试验装置包括两个阀组件1和2、充电电源E1、补能电源E2、 负载电抗器L、充电限流电阻Rc以及隔离开关Kl和K2 ；阀组件1的低压输出端和阀组件2 的低压输出端直接相连，两者的高压输出端通过负载电抗器L相连；阀组件1为辅助阀；阀组件2为试品阀。充电电源El的一端与所述充电限流电阻Rc —端连接；充电电源El的另一端与阀组件1和2的低压输出端相连后接地；充电限流电阻Rc另一端与隔离开关Kl的一端连接； 隔离开关Kl的另一端和所述负载电抗器L连接。补能电源E2的一端端与隔离开关K2—端连接；补能电源E2的另一端与阀组件1 和2的低压输出端相连后接地；隔离开关K2的另一端与阀组件1连接；补能电源E2并联在阀组件1的接地子模块电容器Csmn的两端。阀组件1包括η个串联的子模块；子模块包括并联的半桥结构与子模块电容器； 或子模块包括并联的H桥结构与子模块电容器；子模块电容器为Csmn ；半桥和H桥结构均包括开关Κ1η、电阻Ι 1η、晶闸管Tin、IGBT器件Tlnl和Tln2以及二极管Dlnl和Dln2 ；所述IGBT器件Tlnl反并联二极管Dlnl组成IGBT模块1 ；所述IGBT器件Tln2反并联二极管Dln2组成IGBT 模块2 ；所述IGBT模块1和IGBT模块2串联，组成IGBT模块1和IGBT模块2串联支路； 所述IGBT模块2、晶闸管Tln和开关Kln依次并联；所述电阻Rln与IGBT模块1和IGBT模块 2串联支路并联。阀组件2包括m个串联的子模块；子模块包括并联的半桥结构与子模块电容器； 或子模块包括并联的H桥结构与子模块电容器；子模块电容器为Csm2di ；半桥和H桥结构均包括开关K2m、电阻I 2m、晶闸管T2m、IGBT器件T2ml和T2m2以及二极管D2ml和D2m2 ；IGB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚楠，罗湘，高冲，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：