CN103018586A - 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法 - Google Patents

模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103018586A
CN103018586A CN2012104727815A CN201210472781A CN103018586A CN 103018586 A CN103018586 A CN 103018586A CN 2012104727815 A CN2012104727815 A CN 2012104727815A CN 201210472781 A CN201210472781 A CN 201210472781A CN 103018586 A CN103018586 A CN 103018586A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
submodule
tested
control circuit
tested submodule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012104727815A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103018586B (zh
Inventor
王平
楚遵方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China South Power Grid International Co ltd
Institute of Electrical Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Electrical Engineering of CAS filed Critical Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority to CN201210472781.5A priority Critical patent/CN103018586B/zh
Publication of CN103018586A publication Critical patent/CN103018586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103018586B publication Critical patent/CN103018586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

一种模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法,被测子模块的高压输出端(A)通过电感(L)、开关(K1)连接直流电压源(Udc)的正端,低压输出端(N)连接直流电压源(Udc)的负端。放电电阻(R)与第二开关(K2)串联后接入直流电压源(Udc)的负端与电感(L)和第一开关(K1)的连接点之间。控制电路断开第二开关(K2),闭合第一开关(K1),控制开关管(S1、S2)对电容(C)充电,达到所需的电压值后,控制电路启动测试程序,控制开关管(S1、S2)的开关改变被测子模块输出电压(UAN)的相位和幅值,得到满足测试要求的电流;测试结束闭合第二开关(K2),断开第一开关(K1),控制开关管(S1、S2)的开关释放电容(C)、电感(L)存储的能量。

Description

模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统领域的模块化多电平变流器(MMC)子模块的测试装置和测试方法。
技术背景
随着模块化多电平变流器(MMC)技术在电力系统领域中的开始应用,其核心部件链节子模块的可靠性成为系统安全运行的关键。由于MMC技术普遍应用在高压大功率的情况下,很难在实验环境下构建同实际运行工况相同的测试条件。所以对MMC子模块在实验条件下构建等效的实验电路,进行与实际工况相当的测试成为解决问题的关键。
专利CN201993425U提出了一种MMC子模块的测试电路,如图1所示。包括一个被测子模块、一个辅助子模块两个子模块、一个电感、放电电阻、充电电阻、直流电压源等;两个子模块高压输出端通过一个电感连接,直流电压源提供测试电路工作的能量;电路结构较为复杂。
专利CN102175942A提出的MMC子模块的测试方法是基于两个子模块对接的电路拓扑来实施的;该方法需要控制四个开关管来得到测试电流,控制较复杂;由于MMC子模块工作在高压大功率场合,所以实验所需的直流电压源输出电压等级较高,不容易实现。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的控制电路较为复杂,控制算法难以实现,直流电压源输出电压等级较高等缺点,提出一种MMC子模块测试装置和方法。
本发明采用下述方案实现本发明的目的:
本发明MMC子模块测试装置包括控制电路,一个直流电压源,一个电感,两个开关,以及一个放电电阻。被测子模块的高压输出端与电感连接,被测子模块的低压输出端与直流电压源负端直接相连;直流电压源正端与第一开关相连,负端与被测子模块低压输出端相连;第一开关的一端与直流电压源的正端相连,第一开关的另一端与电感相连;第二开关的一端与放电电阻相连,第二开关的另一端连接在电感和第一开关的连接点上;放电电阻一端与第二开关相连,放电电阻另一端与直流电压源的负端相连。控制电路包括编程器件,开关及被测子模块开关管的驱动电路。控制电路输出四路控制信号分别连接两个开关,被测子模块的两个开关管。控制电路接收被测子模块测量到的电容电压值,用来控制电容电压在设定范围工作,同时控制电路还要接受电感电流,用来控制测试电流达到要求值。
被测子模块包括两个开关管及电容,第一开关管的集电极接到电容的正极,第一开关管的发射极接到第二开关管的集电极,第二开关管的发射极接到电容的负极。第一开关管的发射极和第二开关管的集电极连接点引出母排作为被测子模块的高压输出端,第二开关管的发射极和电容的负极连接点引出母排作为被测子模块的低压输出端。
应用本发明所述测试装置的MMC子模块测试方法,包括如下步骤:
1、控制电路发出控制命令,断开第二开关,闭合第一开关,对被测子模块的电容充电;
2、所述控制电路对被测子模块的两个开关管进行控制,通过控制被测子模块的两个开关管的开关来调整被测子模块输出电压的相位和幅值,得到满足要求的测试电流;
3、闭合第二开关、断开第一开关,闭锁被测子模块的第二开关管,导通第一开关管,将被测子模块的电容与电感中存储的能量释放完毕。
本发明测试方法的一个优选方案是:所述步骤1中通过控制电路发出控制信号,断开第二开关、闭合第一开关,同时发出被测子模块的两个开关管的驱动信号,使直流电压源、电感、被测子模块的第一开关管和第二开关管组成充电电路,对被测子模块的电容充电。
本发明测试方法的另一个优选方案是:所述步骤2中,电容的电压达到测试要求值后控制电路启动测试控制程序。控制电路根据采集到的电容电压和电感电流实现闭合控制,控制被测子模块的第一开关管和第二开关管的开关,达到调整被测子模块输出电压的相位和幅值的目的,从而得到满足测试要求的电流。
本发明测试方法的又一个优选方案是:所述步骤3中,控制电路发出控制信号闭合第二开关,断开第一开关,闭锁被测子模块的第二开关管的开关,导通被测子模块的第一开管,通过放电电阻将被测子模块的电容与电感存储的能量释放完毕。
本发明的优点在于,与目前的测试电路相比较,节省了一个子模块、一个放电电阻、一个充电电阻;且直流电压源需要提供的电压等级是目前测试电路直流电压源输出电压等级的一半,直流电压源更易于实现。本发明提供的MMC子模块测试方法,只需要控制被测子模块的两个开关管的开关即可得到满足测试要求电流,控制算法简便,参数容易调节。
附图说明
图1为现有技术的MMC子模块的测试电路原理图;
图2是MMC子模块测试装置原理图;
图3是MMC子模块测试试验运行电压波形;
图4是MMC子模块测试试验运行电流波形;
图5是MMC子模块测试试验运行直流电压源电压波形;
图2中,U dc直流电压源,L电感,K1第一开关,K2第二开关,R放电电阻,Uc电容电压,UAN被测子模块输出电压。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图2是MMC子模块测试装置原理图。如图2所示,本发明测试装置包括控制电路、直流电压源U dc、电感L、第一开关K1、第二开关K2,以及放电电阻R。被测子模块的高压输出端A与电感L连接,被测子模块的低压输出端N与直流电压源Udc的负端直接相连;直流电压源Udc的正端与第一开关K1相连,直流电压源Udc的负端与被测子模块的低压输出端相连;第一开关K1的一端与直流电压源Udc正端相连,第一开关K1的另一端与电感L相连;第二开关K2的一端与放电电阻R相连,第二开关K2的另一端连接在电感L和第一开关K1的连接点上;放电电阻R的一端与第二开关K2相连,放电电阻R的另一端与直流电压源Udc负端相连。直流电压源Udc的功能是建立被测MMC子模块中电容C的电压,同时提供试验所需的能量;控制电路包括编程器件,以及对开关K1、K2及开关管S1、S2的驱动电路,控制电路输出四路控制信号分别连接控制两个开关K1、K2和被测子模块的两个开关管S1、S2,用来控制开关K1、K2和被测子模块的两个开关管S1、S2。
被测子模块包括第一开关管S1、第二开关管S2及电容C。第一开关管S1的集电极接到电容C的正极,第一开关管S1的发射极接到第二开关管S2的集电极,第二开关管S2的发射极接到电容C的负极。第一开关管S1的发射极和第二开关管S2的集电极连接点引出母排作为被测子模块的高压输出端,第二开关管S2的发射极和电容C的负极连接点引出母排作为被测子模块的低压输出端。
开始测试时,控制电路发出控制信号,断开第二开关K2,闭合第一开关K1,控制被测子模块的两个开关管S1、S2的开关,令直流电压源Udc通过电感L对被测子模块的电容C充电;当所述的电容C的电压达到测试要求值后,控制电路启动测试控制程序,控制第一开关管S1和第二开关管S2的开关,使得被测子模块的输出电压UAN为一个直流电压叠加一个交流电压,输出的直流电压大小等于直流电压源Udc的电压值,从而使得输出的交流电压加在了电感L上,控制输出的交流电压的幅值及相位就可以得到满足测试要求的电流。测试结束后,闭合第二开关K2、断开第一开关K1,闭锁第二开关管S2、导通第一开关管S1,将被测子模块的电容C与电感L存储的能量释放完毕。
由于采用boost电路对被测子模块的电容C进行充电,所以直流电压源U dc输出的电压允许比MMC子模块测试试验工作时的电容电压低;同时由于被测子模块输出电压UAN为一个直流电压叠加一个交流电压,只要输出的直流电压大小等于直流电压源Udc的电压值,就使得输出的交流电压加在了电感L上,控制输出的交流电压的幅值及相位就可以得到满足测试要求的试验电流;所以直流电压源Udc输出的电压等级不需要等于MMC子模块电容电压,在满足测试条件的前提下只需要是电容电压的一半即可。
被测子模块中的开关管S1、S2工作在正弦脉宽调制(SPWM)方式下,采用电流闭环控制方式,实现电流可控,得到满足测试要求的电流;同时加入电容C的电压波动范围控制,控制电容C的电压在设定电压范围内波动,实现电容C的电压达到实际工况的电压值。
被测子模块测试试验运行电压、电流波形如图2和图3所述;被测子模块测试试验运行电压波形是周期波动的,平均值保持在设定电压值1600V,电压波动范围设为1400V到1800V;电流波形是正弦波形,峰值为设定幅值1000A,频率为50Hz;图4是直流电压源Udc的电压波形,直流电压源的电压为700V,比电容电压设定值的1/2还小。

Claims (4)

1.一种模块化多电平变流器子模块测试装置,其特征在于,所述的装置包括控制电路、直流电压源(Udc)、一个电感(L)、两个开关(K1、K2),以及放电电阻(R);被测子模块的高压输出端(A)与电感(L)连接,被测子模块的低压输出端(N)与直流电压源(Udc)负端相连;所述直流电压源(Udc)的正端与第一开关(K1)相连,所述第一开关(K1)的另一端与电感(L)相连;所述第二开关(K2)的一端与放电电阻(R)相连,第二开关(K2)的另一端连接在电感(L)和第一开关(K1)的连接点上;所述放电电阻(R)的一端与第二开关(K2)相连,放电电阻(R)的另一端与直流电压源(Udc)的负端相连;控制电路输出四路控制信号,分别连接到两个开关(K1、K2)、两个开关管(S1、S2)。
2.应用权利要求1所述的测试装置的测试方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)控制电路发出控制信号,断开第二开关(K2),闭合第一开关(K1),控制电路同时发出被测子模块的两个开关管的驱动信号,控制被测子模块的开关管(S1、S2)对被测子模块的电容(C)充电;
(2)控制电路控制第一开关管(S1)和第二开关管(S2)的开关来调整被测子模块输出电压(UAN)的相位和幅值;
(3)通过控制电路闭合第二开关(K2)、断开第一开关(K1),闭锁被测子模块的第一开关管(S2)、导通第一开关管(S1),将被测子模块的电容(C),以及电感(L)存储的能量释放完毕。
3.如权利要求2所述的测试方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述的控制电路发出控制信号,断开第二开关(K2)、闭合第一开关(K1),同时发出被测子模块的两个开关管(S1、S2)的驱动信号,使直流电压源(Udc)、电感(L)、被测子模块的第一开关管(S1)和第二开关管(S2)组成充电电路,对被测子模块的电容(C)充电。
4.如权利要求2所述的测试方法,其特征在于,所述步骤(2)中,调整被测子模块输出电压(UAN)的相位和幅值是当被测子模块的电容(C)的电压达到测试要求值后,启动测试控制程序,通过控制电路发出被测子模块的第一开关管(S1)和第二开关管(S2)的控制信号控制两个开关管(S1、S2)的开关,从而调整被测子模块输出电压的相位和幅值,得到满足测试要求的电流。
CN201210472781.5A 2012-11-20 2012-11-20 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法 Active CN103018586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210472781.5A CN103018586B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210472781.5A CN103018586B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103018586A true CN103018586A (zh) 2013-04-03
CN103018586B CN103018586B (zh) 2015-04-22

Family

ID=47967418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210472781.5A Active CN103018586B (zh) 2012-11-20 2012-11-20 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103018586B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103487732A (zh) * 2013-09-24 2014-01-01 许继集团有限公司 模块化多电平换流阀的阀端间交直流电压试验装置和方法
CN103645399A (zh) * 2013-11-30 2014-03-19 许继电气股份有限公司 一种换流阀子模块自动测试系统及其晶闸管测试电路
CN104422858A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压交-直流试验电路及其试验方法
CN105044411A (zh) * 2015-09-02 2015-11-11 荣信电力电子股份有限公司 一种负载电流含直流分量的功率模块通流试验平台
CN106932664A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种柔性直流输电子模块稳态试验装置及其试验方法
CN107966623A (zh) * 2017-10-25 2018-04-27 全球能源互联网研究院 一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统
CN109324243A (zh) * 2018-09-06 2019-02-12 上海交通大学 一种级联型变流器子模块的工况模拟测试系统及测试方法
CN110909518A (zh) * 2019-11-06 2020-03-24 国网福建省电力有限公司 基于改进平均值模型的mmc可靠性分析方法
CN111665393A (zh) * 2020-05-15 2020-09-15 上海交通大学 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置
CN111999574A (zh) * 2020-07-29 2020-11-27 许继集团有限公司 一种mmc功率模块低压加压测试装置及方法
WO2021095967A1 (ko) * 2019-11-12 2021-05-20 한국전기연구원 모듈러 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전류 및 전압 제어방법 및 이를 수행하는 제어모듈

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060282239A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 Chang Gung University Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system
CN101976956A (zh) * 2010-08-26 2011-02-16 梁一桥 一种单向功率传送的低成本直流输电系统
CN102175942A (zh) * 2011-02-11 2011-09-07 中国电力科学研究院 一种柔性直流输电mmc高压子模块的稳态运行试验方法
CN201993425U (zh) * 2011-02-11 2011-09-28 中国电力科学研究院 一种柔性直流输电mmc高压子模块的稳态运行试验装置
CN202275142U (zh) * 2011-08-25 2012-06-13 中国电力科学研究院 柔性直流输电mmc阀稳态运行试验的背靠背试验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060282239A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 Chang Gung University Method of setting-up steady state model of VSC-based multi-terminal HVDC transmission system
CN101976956A (zh) * 2010-08-26 2011-02-16 梁一桥 一种单向功率传送的低成本直流输电系统
CN102175942A (zh) * 2011-02-11 2011-09-07 中国电力科学研究院 一种柔性直流输电mmc高压子模块的稳态运行试验方法
CN201993425U (zh) * 2011-02-11 2011-09-28 中国电力科学研究院 一种柔性直流输电mmc高压子模块的稳态运行试验装置
CN202275142U (zh) * 2011-08-25 2012-06-13 中国电力科学研究院 柔性直流输电mmc阀稳态运行试验的背靠背试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李萼青 等: "柔性直流系统启动及试验分析", 《华东电力》, vol. 39, no. 7, 24 July 2011 (2011-07-24), pages 1144 - 1147 *
罗湘 等: "电压源换流器高压直流输电换流阀的试验方法", 《电网技术》, vol. 34, no. 5, 5 May 2010 (2010-05-05), pages 25 - 29 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104422858A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压交-直流试验电路及其试验方法
CN104422858B (zh) * 2013-09-09 2017-05-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种高压交‑直流试验电路及其试验方法
CN103487732A (zh) * 2013-09-24 2014-01-01 许继集团有限公司 模块化多电平换流阀的阀端间交直流电压试验装置和方法
CN103487732B (zh) * 2013-09-24 2015-11-04 许继集团有限公司 模块化多电平换流阀的阀端间交直流电压试验装置和方法
CN103645399A (zh) * 2013-11-30 2014-03-19 许继电气股份有限公司 一种换流阀子模块自动测试系统及其晶闸管测试电路
CN103645399B (zh) * 2013-11-30 2016-04-20 许继电气股份有限公司 一种换流阀子模块自动测试系统及其晶闸管测试电路
CN105044411A (zh) * 2015-09-02 2015-11-11 荣信电力电子股份有限公司 一种负载电流含直流分量的功率模块通流试验平台
CN106932664A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 一种柔性直流输电子模块稳态试验装置及其试验方法
CN107966623A (zh) * 2017-10-25 2018-04-27 全球能源互联网研究院 一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统
CN107966623B (zh) * 2017-10-25 2022-05-31 全球能源互联网研究院 一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统
CN109324243A (zh) * 2018-09-06 2019-02-12 上海交通大学 一种级联型变流器子模块的工况模拟测试系统及测试方法
CN110909518A (zh) * 2019-11-06 2020-03-24 国网福建省电力有限公司 基于改进平均值模型的mmc可靠性分析方法
CN110909518B (zh) * 2019-11-06 2023-04-11 国网福建省电力有限公司 基于改进平均值模型的mmc可靠性分析方法
WO2021095967A1 (ko) * 2019-11-12 2021-05-20 한국전기연구원 모듈러 멀티레벨 컨버터의 서브모듈 전류 및 전압 제어방법 및 이를 수행하는 제어모듈
CN111665393A (zh) * 2020-05-15 2020-09-15 上海交通大学 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置
CN111665393B (zh) * 2020-05-15 2021-07-13 上海交通大学 一种mmc子模块电容容值和esr值在线监测方法及装置
CN111999574A (zh) * 2020-07-29 2020-11-27 许继集团有限公司 一种mmc功率模块低压加压测试装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103018586B (zh) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103018586B (zh) 模块化多电平变流器子模块测试装置和测试方法
CN107650729B (zh) 新能源汽车的高压电器的预充电装置
CN111446861B (zh) 直流/直流变换器及其控制方法
CN102946199A (zh) 直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路
CN101795061B (zh) 适用于电流源型隔离全桥升压拓扑的无源无损缓冲电路
CN102158105B (zh) 高功率因数双向单级全桥变换器及其控制方法
CN202818134U (zh) 一种psm高压电源
US10243455B2 (en) Bidirectional DC-DC converter
KR101865246B1 (ko) 전기자동차용 충방전 장치
CN105514939A (zh) 电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法
CN103018663B (zh) 一种柔性直流输电mmc阀的过电流关断试验方法及系统
CN101951145B (zh) X型对称H桥三电平Buck变换器控制方法及实施装置
CN102005772A (zh) 一种并网逆变系统及其控制方法
CN103618366A (zh) 一种智能船舶充电机及充电方法
CN104578253A (zh) 一种具有高频三角变技术的电动汽车电机驱动dc/dc变换装置
CN202940733U (zh) 直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路
CN102355038B (zh) 一种高压直流充电机
CN206041811U (zh) 用于变桨距控制器的双反馈多路输出开关电源
CN204794700U (zh) 一种升压电路系统及车载太阳能空调
Jiang et al. A single-stage 6.78 MHz transmitter with the improved light load efficiency for wireless power transfer applications
CN110221169B (zh) 一种直流电网短路电流试验装置及方法
CN103078544A (zh) 一种直流/交流转换系统
CN203800839U (zh) 一种自举驱动单极性spwm调制非隔离并网逆变电路
CN103812336A (zh) Boost逆变器系统
Xu et al. A ZVS bidirectional three-level DC-DC converter with direct current slew rate control of leakage inductance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151211

Address after: 100190 Beijing, Zhongguancun, north of No. two, No. 6, No.

Patentee after: INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Patentee after: China South Power Grid International Co.,Ltd.

Address before: 100190 Beijing, Zhongguancun, north of No. two, No. 6, No.

Patentee before: INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERING, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Ping

Inventor after: Chu Zunfang

Inventor after: Li Ming

Inventor after: Huang Weihuang

Inventor after: Liu Tao

Inventor before: Wang Ping

Inventor before: Chu Zunfang

COR Change of bibliographic data