CN103163459B - 一种mmc阀稳态运行试验装置的启动退出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，包括启动过程和退出过程；所述启动过程包括下述步骤：A、充电电源为试品阀和辅助阀中的电容器充电至额定电压，断开充电回路；B、解锁控制器向辅助阀和试品阀发出触发脉冲；C、启动补能电源补充试验中消耗的能量；所述退出过程包括下述步骤：I、切除补能电源；II、闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲；III、接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电。本发明实现各电源之间、补能电源与控制器之间的合理配合，保证试验的顺利安全进行，保证MMC阀稳态运行试验装置的平稳启动和安全退出。

Description

一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法
技术领域
本发明涉及高压直流输电领域，具体涉及一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法。
背景技术
柔性直流输电（VSC-HVDC）技术在高压直流输电领域中有着广泛的应用前景，基于模块化多电平换流器（MMC）的VSC-HVDC，是实现利用IGBT阀进行直流输电的一种方式，其核心部件称作MMC阀。
MMC阀稳态运行试验的目的在于考察阀组件对于长期实际运行工况下的电流、电压和温度等关键应力的耐受能力，这也是换流器运行可靠性研究的重要组成部分。稳态运行试验装置能产生等效于实际工况的电压、电流应力，这些应力通过两组MMC阀之间的能量交换产生。两组MMC阀分别指辅助阀和试品阀，其电气结构如图1所示。
试验开始时，辅助阀和试品阀之间交换能量需要充电电源事先给阀注入能量。运行过程中，需要补能电源向阀注入能量以补充试验过程中产生的有功损耗。整套试验装置的结构如图2所示。启动时先启动补能电源再投入充电电源的方式和退出时先闭锁阀再退出补能电源的方式都会导致辅助阀接地子模块电容产生过电压。由于MMC阀结构的特殊性，决定了它充电顺序的唯一性，且试验开始后能量的剧烈交换会造成回路电流振荡导致过电流，危及IGBT的安全，因此装置启动时需要设计合适的软启动方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，本发明实现各电源之间、补能电源与控制器之间的合理配合，保证试验的顺利安全进行。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，其改进之处在于，所述启动退出方法用于稳态运行试验装置，所述装置包括辅助阀、试品阀、负载电抗器、补能电源和充电电源；所述补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；所述负载电抗器连接在辅助阀和试品阀之间；所述辅助阀、试品阀和充电电源依次并联；所述试验装置与控制器连接；所述辅助阀和试品阀均由子模块串联组成，每个子模块包括电容器；
所述启动退出方法包括启动过程和退出过程；
所述启动过程包括下述步骤：
A、充电电源为试品阀和辅助阀中的电容器充电至额定电压，断开充电回路；
B、解锁控制器向辅助阀和试品阀发出触发脉冲；
C、启动补能电源补充试验中消耗的能量；
所述退出过程包括下述步骤：
I、切除补能电源；
II、闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲；
III、接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电。
其中，所述步骤B中，解锁控制器时，采用的软启动方式将辅助阀和试品阀的电压参考波相位差从0开始随时间线性调至目标值，目标值根据具体的试验要求而定。
其中，所述步骤I中，切除补能电源采取逆变三周波后退出的方式。
其中，所述步骤III中，闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲等待10min后，各子模块的电容器残压降至30V，用接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
本发明提供的MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，实现各电源之间、补能电源与控制器之间的合理配合，在启动过程中，先开启充电电源再开启补能电源；在退出过程中，先切断补能电源再闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲，均可避免在辅助阀接地子模块上产生过电压，保证MMC阀的稳态运行试验装置的平稳启动和安全退出，保证试验的顺利安全进行。
附图说明
图1是MMC阀的电气结构图；
图2是本发明提供的稳态运行试验装置结构图；
图3是本发明提供的MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供的稳态运行试验装置结构如图2所示，包括辅助阀、试品阀、电流检测单元、电压检测单元、负载电抗器、补能电源、充电电源和控制系统；所述补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；负载电抗器连接辅助阀和试品阀之间；所述辅助阀、试品阀和充电电源依次并联试验装置与控制器连接。
补能电源包括依次并联的开关柜K、变压器和整流器；开关柜K接入10kV母线；在变压器的副边装设有电压互感器PT和电流互感器CT；所述开关柜K包括断路器；在所述整流器桥臂上和整流器输出回路中包括快熔节点；所述电流检测单元包括传感器Ⅰ和传感器Ⅱ；电压检测单元包括分压器Ⅰ和分压器Ⅱ；
与辅助阀串联有传感器Ⅰ，组成辅助阀-传感器Ⅰ支路；与试品阀串联有传感器Ⅱ，组成试品阀-传感器Ⅱ支路；在MMC辅助阀-传感器Ⅰ支路两端并联有分压器Ⅰ；
在试品阀-传感器Ⅱ支路两端并联有分压器Ⅱ；隔离开关K3连接在分压器Ⅱ与充电电源之间；所述隔离开关K3为手动开关；
负载电抗器串联有隔离开关K1；隔离开关K1为手动开关；充电电源包括电源柜；所述电源柜接入380V电网。
辅助阀和试品阀均包含n个串联的子模块；n为实际工程中一个阀所含子模块的个数；每个子模块包括并联的半桥结构与子模块电容器CSM；半桥结构包括开关、两个IBGT模块、电阻R1和晶闸管T1；开关、晶闸管T1和其中一个IGBT模块依次并联；两个IGBT模块串联后形成IGBT模块支路，电阻R1与IGBT模块支路并联；每个IGBT模块包括IGBT器件以及与其反并联的二极管。
如图2所示，辅助阀和试品阀的“+、-”极通过负载电抗器相连。充电电源直接接在试品阀的“+、-”之间充电，补能电源连接在辅助阀最下一级子模块的电容两端。
本发明提供的稳态运行试验装置的启动退出方法流程如图3所示，包括启动过程和退出过程，具体步骤如下：
在进行试验前设置“试验类型”为“稳态运行试验”；根据试验的目的要求设置稳态试验基本参数和稳态试验调制比参数；设置“稳态试验阶段”为“设备充电”；
一、启动过程包括：
充电阶段，需要协调“充电电源充电”、“补能电源投入”和“控制器解锁”三者的时间关系。充电电源的作用是向两阀充电使得各自电容达到额定电压，解锁控制器是按照一定的时序向MMC阀中IGBT发出触发脉冲。启动补能电源可以在第一时间补充试验消耗的能量。具体包括下述步骤：
A、充电电源为试品阀和辅助阀中的电容器充电至额定电压，断开充电回路；
B、解锁控制器向辅助阀和试品阀发出触发脉冲：解锁控制器的过程需要平缓的进行，以保证不出现大的电流尖峰，采用的软启动方式是将辅助阀和试品阀的电压参考波相位差从0开始随时间线性调至目标值。启动过程中阀电流线性增大到目标值，目标值根据具体的试验要求而定。
C、启动补能电源补充试验中消耗的能量；此时，试验装置平稳的启动。
二、退出过程包括下述步骤：
I、切除补能电源；由于补能电源的输出接有平波电抗器，补能电源退出采取逆变三周波后退出的方式。
II、闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲；
步骤I和II不能调换，否则会导致辅助阀接地子模块上的产生过电压。
III、接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电：闭锁触发脉冲后，辅助阀和试品阀的电容上仍然有电压，由于电容量较大，不能直接放电，需等待约10min后，其残压降至30V左右，用接地杆依次短接各子模块电容器完成放电。
本发明提供的MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，实现各电源之间、补能电源与控制器之间的合理配合，在启动过程中，先开启充电电源再开启补能电源；在退出过程中，先切断补能电源再闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲，均可避免在辅助阀接地子模块上产生过电压，保证MMC阀的稳态运行试验装置的平稳启动和安全退出，保证试验的顺利安全进行。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，其特征在于，所述启动退出方法用于稳态运行试验装置，所述装置包括辅助阀、试品阀、负载电抗器、补能电源和充电电源；所述补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；所述负载电抗器连接在辅助阀和试品阀之间；所述辅助阀、试品阀和充电电源依次并联；所述试验装置与解锁控制器连接；所述辅助阀和试品阀均由子模块串联组成，每个子模块包括电容器；
所述启动退出方法包括启动过程和退出过程；
所述启动过程包括下述步骤：
A、充电电源为试品阀和辅助阀中的电容器充电至额定电压，断开充电回路；
B、解锁控制器向辅助阀和试品阀发出触发脉冲；
C、启动补能电源补充试验中消耗的能量；
所述退出过程包括下述步骤：
I、切除补能电源；
II、闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲；
III、接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电；
所述步骤B中，当解锁控制器向辅助阀和试品阀发出触发脉冲时，采用软启动方式将辅助阀和试品阀的电压参考波相位差从0开始随时间线性调至目标值；
所述步骤I中，切除补能电源采取逆变三周波后退出的方式；
所述步骤III中，闭锁辅助阀和试品阀的触发脉冲等待10min后，各子模块的电容器残压降至30V，用接地杆依次短接各子模块的电容器完成放电。
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