CN104122499A - 一种由h桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统，包括两个分别由一个子模块或两个以上串联的子模块构成的试品阀以及用于与充电电源连接的由充电控制开关、软启动电阻和辅助变压器构成的预充电电路，充电控制开关与软启动电阻的串联支路上并联有一个辅助控制开关；两个试品阀的低压输出端和高压输出端均分别连接有一个负载电抗器，对应于低压输出端的两个负载电抗器及对应于高压输出端的两个负载电抗器的另一端均短接，两短接点与辅助变压器连接。该系统采用背靠背内部环流运行方式，试品换流链可以达到全电压和全电流试验的目的，无需高压大功率电源，但从辅助电源吸收的仅是损耗功率，可以大大节约试验用电费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统。
背景技术
电力电子作为一门新兴高技术学科，已被广泛地应用于高品质交直流电源、电力系统、新能源发电及各种与民用电器等领域，成为现代高科技领域的支撑技术。大功率电力电子产品的研制和试验技术已经成为科研院和企事业单位研究所研究的热点，随着大功率电力电子产品往更大电压等级和容量的发展，两电平和三电平技术已经不能满足其日益增加的电压和容量要求，因此越来越多的大功率电力电子产品采用模块化多电平拓扑，采用多个功率子模块串联连接，通过移相调制，换流阀可输出接近正弦波的多电平电压波形，可大大减少或省去输出滤波电路。
图1所示为基于4个IGBT的H桥模式多电平换流阀子模块，由于模块化多电平换流阀具有电压等级高，容量大的特点，在厂内已经无法进行全压和全电流运行试验，因此一般采用等效运行试验方法。
图2是业界常采用的一种针对H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验方法，该方法仅采用2个H桥子模块进行对拖试验，但该试验方法存在诸多不足，首先是不满足标准“IEC 62501-2009高压直流输电用电压源换流阀(VSC-HVDC)-电气测试”规定的试品子模块串联级数不少于5级，任何情况下不少于3级的要求；其次是该运行试验工况与实际工况有较大的差异，如图2所示子模块SM1直流母线靠外部直流电源稳压，子模块SM1和SM2无需进行子模块均压和稳压控制，就能正常运行，而产品实际运行工况需对子模块进行均压和稳压控制；图2所示两单个功率模块对拖运行，因不是一个完整的换流阀组件，也无法检验各功率模块是否能耐受相互之间的干扰等。
中国专利号201310090549.X公开了一种柔性直流输电MMC换流阀运行试验系统及试验方法，该装置采用辅助阀和对应的辅助充电支路为试验系统供电，结构和试验过程均比较复杂，本发明提供了一种结构简单且满足试验要求的试验系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统，可满足由1个及以上H桥子模块串联构成的多电平换流阀组件的运行试验。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统，包括两个分别由一个子模块或两个以上串联的子模块构成的试品阀以及用于与充电电源连接的由充电控制开关、软启动电阻和辅助变压器构成的预充电电路，所述充电控制开关与软启动电阻的串联支路上并联有一个辅助控制开关；两个试品阀的低压输出端和高压输出端均分别连接有一个负载电抗器，对应于低压输出端的两个负载电抗器及对应于高压输出端的两个负载电抗器的另一端均短接，两短接点与辅助变压器连接。
所述充电控制开关为软启动接触器。
本发明由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统与现有技术相比，具有如下优势：
(1)可对由1级及以上H桥子模块串联构成的多电平换流阀组件进行试验，试品可以是一个阀组、或一个可完全反应换流阀产品风道的一面安装有阀的屏，试验考核更接近实际工况，包括子模块间的相互抗干扰能力、子模块直流电压的均压和稳压控制等；
(2)一次可对两个试品换流链进行试验，可以大大提高试验的效率，如一个试品换流链由12个链节构成，每次则可以对24个链节构成的试品换流链进行试验，如果本装置作为产品出厂试验，可有效的缩短换流链的试验时间；
(3)采用背靠背内部环流运行方式，试品阀可以达到全电压和全电流试验的目的，但从辅助电源吸收的仅是损耗功率，可以大大节约试验用电费用；
(4)完全满足H桥子模块构成的多电平功率融通装置、柔性直流换流阀和静止同步补偿器换流阀试验的要求，可提供同实际运行工况相当的最大连续电流运行试验，最大短时过负荷电流运行试验，以及过流关断运行试验，可充分检验试品阀损耗、温升、噪声、电流变化率(di/dt)、电压变化率(dv/dt)、抗干扰能力等是否满足设计要求。
附图说明
图1为H桥模式多电平换流阀子模块的原理图；
图2为传统试验方式两子模块对拖运行原理图；
图3为本发明由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图3所示为本发明由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统实施例原理图，由图可知，该系统包括两个分别由一个子模块或两个以上串联的子模块构成的试品阀U1和U2、以及用于与充电电源(图中未示出)连接的由充电控制开关K1、软启动电阻R和辅助变压器TM构成的预充电电路，充电控制开关K1与软启动电阻R的串联支路上并联有一个辅助控制开关KM；两个试品阀U1和U2的低压输出端和高压输出端均分别连接有一个负载电抗器L1～L4，对应于高压输出端的两个负载电抗器L1、L2的另一端短接，对应于低压输出端的两个负载电抗器L3、L4的另一端也短接，两短接点与辅助变压器连接。
本发明由充电控制开关K1、软启动电阻R和辅助变压器TM构成预充电回路，该充电控制开关为软启动接触器；由辅助变压器TM和辅助控制开关KM构成辅助电源电路，该辅助控制开关为主接触器；由负载电抗器L1、L2、L3、L4构成滤波支路。
本发明由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统的工作原理和过程如下：闭合充电控制开关K1，利用预充电电路为两个试品阀U1和U2的电容器充电，直至试品阀各子模块电压均达到最低工作电压或以上；断开充电控制开关K1，闭合辅助控制开关KM，启动系统控制，发出两个试品阀U1和U2所有子模块的触发脉冲，触发各子模块按设定电压和电流运行，对试品阀进行考核；闭锁试品阀各子模块触发脉冲，断开辅助控制开关，直至试品阀自放电为0，试验结束。
试验中通过辅助变压器和主接触器构成的辅助电源对整个试验回路的有功损耗进行补充。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统，其特征在于：包括两个分别由一个子模块或两个以上串联的子模块构成的试品阀以及用于与充电电源连接的由充电控制开关、软启动电阻和辅助变压器构成的预充电电路，所述充电控制开关与软启动电阻的串联支路上并联有一个辅助控制开关；两个试品阀的低压输出端和高压输出端均分别连接有一个负载电抗器，对应于低压输出端的两个负载电抗器及对应于高压输出端的两个负载电抗器的另一端均短接，两短接点与辅助变压器连接。
2.根据权利要求1所述的由H桥子模块构成的多电平换流阀运行试验系统，其特征在于：所述充电控制开关为软启动接触器。
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