CN111505419B - 用于SiC MMC阀段对冲试验电路及其控制方法、系统、设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路及其控制方法、系统、设备，包括直流电源、隔离开关、第一限流电阻、第一MMC阀段和与第一MMC阀段连接的第二MMC阀段，第一MMC阀段与第二MMC阀段之间还连接有负载电抗器和第二限流电阻；第一MMC阀段和第二MMC阀段上均设置有子模块电容。通过直流电源和子模块电容使得该用于SiC MMC阀段对冲试验电路在进行对冲试验时，无需较大电压等级的直流补能电源和额外的预充电装置，减小了试验设备的投资成本，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及换流器技术领域，尤其涉及一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路及其控制方法、系统、设备。
背景技术
模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)具有模块化结构、易于安装扩展、损耗低、开关频率低、省去交流滤波器等优点，模块化多电平换流器极大推动了高压直流输电(High Voltage Direct Voltage，HVDC)技术的发展。
以碳化硅(SiC)等材料制作的宽禁带半导体器件具有高结温、高阻断电压、高开关频率等特点，在高频高功率密度应用方面使得硅基器件具有无可比拟的优势，可有效解决碳化硅(SiC)材料制作的MMC(简称SiC的MMC)所存在的占地面积和损耗问题。
在柔性直流输电系统中换流的器电压和容量非常高，因此需要通过对冲试验等效手段来检验换流器的耐压通流能力，由此对于SiC的MMC在投入柔性直流输电系统使用之前需要对SiC的MMC的阀段进行试验，检验该换流器的耐压通流能力。目前现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的问题，在柔性直流输电系统的试验场景下对SiC的MMC进行对冲试验等效手段试验，也不利于试验的开展且试验成本高。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路及其控制方法、系统、设备，用于解决现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路，包括直流电源、隔离开关、第一限流电阻、第一MMC阀段和与所述第一MMC阀段连接的第二MMC阀段，所述第一MMC阀段与所述第二MMC阀段之间还连接有负载电抗器和第二限流电阻；所述直流电源的正极与所述隔离开关的第一端连接，所述隔离开关的第二端与所述第一限流电阻的第一端连接，所述第一限流电阻的第二端与所述第一MMC阀段的输入端连接，第一MMC阀段和第二MMC阀端的输出端均与所述直流电源的负极连接；其中，所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段上均设置有子模块电容。
优选地，所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段上均设置有n个半桥子模块，每个所述半桥子模块上设置有所述子模块电容；其中，n为自然数且大于0。
优选地，所述第一限流电阻与所述第一MMC阀段之间连接有二极管，第一限流电阻的第二端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述第一MMC阀段的输入端连接。
优选地，所述第一限流电阻的第一端与所述第一限流电阻的第二端之间并联有第一旁路开关，所述第二限流电阻的第一端与所述第二限流电阻的第二端之间并联有第二旁路开关。
本发明还提供一种基于上述所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制方法包括以下步骤：
获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，所述负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
所述负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
优选地，通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段充电的过程具体包括：
断开第一旁路开关，闭合隔离开关和第二旁路开关，直流电源给第一MMC阀段的第一个半桥子模块先充电，第二MMC阀段中所有半桥子模块充电；
待第一个半桥子模块充满电后，闭合所述第一旁路开关，断开所述第二旁路开关，再依次对第一MMC阀段和第二MMC阀段中其余的半桥子模块的电压充至直流电源的电压，闭合所述第二旁路开关。
优选地，通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量的条件包括：M1≈M2，V1≈V2≈nVdc，即所述负载电抗器电流的交流分量计算公式简化为：
优选地，所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中所有半桥子模块之间交换的交流有功功率和交流无功功率分别为：
式中，Pab_ac为交流有功功率，Qab_ac为交流无功功率。
本发明还提供一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统，当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制系统包括数据获取单元、计算单元和控制单元；
所述数据获取单元，用于获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
所述计算单元，用于根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
所述控制单元，用于通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，所述负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
所述负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
本发明还提供一种设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
1.该用于SiC MMC阀段对冲试验电路通过直流电源和子模块电容使得该用于SiCMMC阀段对冲试验电路在进行对冲试验时，无需较大电压等级的直流补能电源和额外的预充电装置，减小了试验设备的投资成本，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题；
2.该用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法通过用于SiC MMC阀段对冲试验电路的直流电源给试验的SiC MMC阀段中的所有半桥子模块预充电，无需额外的充电装置，减小了试验设备的投资；该控制方法通过相位差控制负载电抗器电流的交流分量和直流分量，从而控制MMC阀段的有功功率和无功功率，充分检验MMC换流器的阀段传输交流/直流功率的能力，以及过电压、过电流的能力，渐而实现稳态运行情况下对MMC阀段耐压通流能力的合理等效试验，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题；
3.该用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统通过用于SiC MMC阀段对冲试验电路的直流电源给试验的SiC MMC阀段中的所有半桥子模块预充电，无需额外的充电装置，减小了试验设备的投资；该控制系统通过控制单元根据数据获取单元获取的数据口供纸相位差调节负载电抗器电流的交流分量和直流分量，从而控制MMC阀段的有功功率和无功功率，充分检验MMC换流器的阀段传输交流/直流功率的能力，以及过电压、过电流的能力，渐而实现稳态运行情况下对MMC阀段耐压通流能力的合理等效试验，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的电路框架图。
图2为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的又一电路框架图。
图3a为本发明实施例无二极管的用于SiC MMC阀段对冲试验电路直流电源输出电流的波形图。
图3b为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路直流电源输出电流的波形图。
图4为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法的步骤流程图。
图5为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法负载电抗器的电流波形图。
图6为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统的框架图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，对术语的解释：
SiC(碳化硅)是一种新型半导体材料，具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势，也是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料。
MMC(模块化多电平换流器、modular multi-level converter)是一种将电能进行交、直流转换的设备，由多个结构相同的子模块级联构成，具有模块化结构、易于安装扩展、损耗低、开关频率低、省去交流滤波器等优点。
对冲试验是指两个被试装置通过负载电抗器相连，可以同时对两个被试装置传输交流/直流功率的能力，以及过电压、过电流的能力进行试验。
现有在中国知识产权局公开了申请号为201410028483.6的发明专利《一种模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置》的一种试验装置，通过等效试验的方法，使各个换流阀工作于设定的电压和电流应力，进行稳态运行工况的测试。但是该试验装置一方面需要较高电压等级的直流电源来给换流阀中的电容补能，另一方面还需要直流侧的集中电容来支撑直流侧电压，带来的试验设备投资较大，且当测试的换流阀电压等级较高时，可能因无法采购到满足电压等级要求的直流电源导致试验无法开展。在中国知识产权局还公开了申请号为201710771748.5的发明专利《换流阀例行试验电路及试验方法》的一种试验电路和试验方法，采用具有多个独立输出端口的直流电源对一个阀段进行充电，一次试验可以完成多个MMC子模块的例行试验，提高了试验效率。但是该试验电路和试验方法具有的缺点是：一方面具有多个独立输出端口的直流电源会带来投资的增大，另一方面该MMC子模块中的一个阀段的子模块全部由直流电源进行充电，会影响对整个阀段子模块通过测试主回路进行充放电能力的检测。在中国知识产权局还公开了申请号为201110244693.5的发明专利《柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验方法》的一种适用于直流输电MMC阀的稳态运行对冲试验方法，可实现使被试阀组件耐受同实际工况相当的稳态运行电压、电流与热强度。但该试验方法中补能电源电压等级要求较高，且需要额外的充电电源，对直流电源要求较高。
因此，本申请实施例提供了一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路及其控制方法、系统、设备，用于解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
实施例一：
图1为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的电路框架图。
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路，包括直流电源Vdc、隔离开关K0、第一限流电阻R1、第一MMC阀段和与所述第一MMC阀段连接的第二MMC阀段，第一MMC阀段与第二MMC阀段之间还连接有负载电抗器L和第二限流电阻R2；直流电源Vdc的正极与隔离开关K0的第一端连接，隔离开关K0的第二端与第一限流电阻R1的第一端连接，第一限流电阻R1的第二端与第一MMC阀段的输入端连接，第一MMC阀段和第二MMC阀端的输出端均与直流电源Vdc的负极连接，第一MMC阀段和第二MMC阀段上均设置有子模块电容。
需要说明的是，直流电源Vdc主要是为第一MMC阀段和第二MMC阀段提供电源，其中，直流电源Vdc为低压的补能直流电源。隔离开关K0、主要是用于切断或导通直流电源Vdc是否给第一MMC阀段和第二MMC阀段进行充电。第一限流电阻R1是直流电源Vdc对第一MMC阀段进行充电的限流电阻，第二限流电阻R2是直流电源Vdc对第二MMC阀段进行充电的限流电阻，限流电阻的设计是为了避免在充电过程中电流电压过大损坏第一MMC阀段和第二MMC阀段中的电子元器件。
在本实施例中，第一MMC阀段和第二MMC阀段上均设置有n个半桥子模块HB；n为自然数且大于0。其中，每个半桥子模块上设置有子模块电容。
需要说明的是，该用于SiC MMC阀段对冲试验电路在进行试验的是第一MMC阀段和第二MMC阀段，第一MMC阀段和所述第二MMC阀段均有n个半桥子模块组成，第一MMC阀段记为HB1～HBn，第二MMC阀段记为HBn+1～HB2n，所有半桥子模块HB1～HB2n的基本结构相同。可以由直流电源Vdc对子模块电容进行预充电，在第一MMC阀段和第二MMC阀段中不需要单独设计预充电回路。
图2为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的又一电路框架图。
如图2所示，在本实施例中，第一限流电阻R1的第一端与第一限流电阻R1的第二端之间并联有第一旁路开关K1，第二限流电阻R2的第一端与第二限流电阻R2的第二端之间并联有第二旁路开关K2。
需要说明的是，第一旁路开关K1和第二旁路开关K2的设计主要是用于切除限流电阻。
如图2所示，在本实施例中，第一限流电阻R1与第一MMC阀段之间连接有二极管D0，第一限流电阻R1的第二端与二极管D0的阳极连接，二极管D0的阴极与第一MMC阀段的输入端连接。
图3a为本发明实施例无二极管的用于SiC MMC阀段对冲试验电路直流电源输出电流的波形图，图3b为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路直流电源输出电流的波形图。
需要说明的是，二极管D0的主要用于整流，可以显著降低直流电源Vdc的输出电流峰值。该直流电源Vdc主要是在试验运行过程中的直流电源输出电流波形。
本发明提供的一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路通过直流电源和子模块电容使得该用于SiC MMC阀段对冲试验电路在进行对冲试验时，无需较大电压等级的直流补能电源和额外的预充电装置，减小了试验设备的投资成本，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
在本发明的一个实施例中，给半桥子模块预充电控制的步骤包括：
直流电源Vdc先对第一MMC阀段的半桥子模块HB1进行充电，待半桥子模块HB1充满电后，再对其余半桥子模块HB2～HB2n进行充电，直至所有的半桥子模块的电压等于直流电源Vdc的电压，充电结束。在本实施例中，通过直流电源Vdc即可实现所有半桥子模块的预充电。
需要说明的是，控制半桥子模块HB1的触发脉冲，断开第一旁路开关K1，闭合隔离开关K0，闭合第二旁路开关K2，使得半桥子模块HB1充电至电源电压。半桥子模块HB1充电结束后闭合第一旁路开关K1，切除第一限流电阻R1。之后断开第二旁路开关K2，使第二限流电阻R2接入电路；控制所有半桥子模块的的触发脉冲，其余半桥子模块HB2～HB2n依次接入电路进行充电；其余半桥子模块HB2～HB2n依次充电后，即可使所有子模块充电至直流电源Vdc的电压，充电结束后闭合第二旁路开关K2，切除第二限流电阻R2。由此第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有的半桥子模块的电压都等于直流电源Vdc的电压。
该用于SiC MMC阀段对冲试验电路中的半桥子模块HB1与直流电源Vdc并联，此设计可以可维持所有半桥子模块的电压稳定，补充试验所需消耗的电能，无需较大电压等级的直流电源，十分贴合高压SiC器件的测试需求。
实施例二：
图4为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法的步骤流程图，图5为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法负载电抗器的电流波形图。
如图4所示，基于上述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路，本发明实施例还提供一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制方法包括以下步骤：
S1.获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
S2.根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
S3.通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
在本实施例中，由于第二MMC阀段不消耗有功功率，在该用于SiC MMC阀段对冲试验电路的开关损耗以及线路损耗较小，第一MMC阀段向第二MMC阀段输送的有功功率应接近0，因此第一MMC阀段向第二MMC阀段传输的直流功率Pab_dc满足Pab_dc＝-Pab_ac，Pab_ac为第一MMC阀段向第二MMC阀段传输的交流有功功率。因此流过负载的电流直流分量Iab_dc为：
由上述可知，流过负载电抗器L的电流同时具有交流分量和直流分量，可以对电流的交流分量和直流分量进行控制，检验MMC阀段传输的交流功率和直流功率的能力，负载电抗器L的电流如图5所示。
需要说明的是，负载电抗器电流的直流分量的功率和交流分量的有功功率大小相等，方向相反。由于V1基本维持在nVdc附近，负载电抗器电流的直流分量与半桥子模块之间交换的交流有功功率成正比，由此得到上述的负载电抗器电流的直流分量计算公式，通过调节相位差
可以对负载电抗器电流的直流分量进行有效控制。
在本实施例中，负载电抗器电流中的直流分量占交流分量的比值为：
本发明提供的一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法通过用于SiC MMC阀段对冲试验电路的直流电源给试验的SiC MMC阀段中的所有半桥子模块预充电，无需额外的充电装置，减小了试验设备的投资；该控制方法通过相位差控制负载电抗器电流的交流分量和直流分量，从而控制MMC阀段的有功功率和无功功率，充分检验MMC换流器的阀段传输交流/直流功率的能力，以及过电压、过电流的能力，渐而实现稳态运行情况下对MMC阀段耐压通流能力的合理等效试验，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
需要说明的是，MMC换流器稳态运行时，MMC换流器的上下桥臂是由MMC阀段和负载电抗器串联组成，MMC换流器电流同时含有交流分量和直流分量。基于本发明提出用于SiCMMC阀段对冲试验电路的控制方法，可以使通过调节相位差使MMC阀段电流的交流分量和直流分量得到有效控制，实现稳态运行情况下MMC阀段耐压通流能力的合理等效试验。
在本实施例中，第一MMC阀段输出的电压为ua，第二MMC阀段输出的电压为ub，其中：
式中，t为时间。
需要说明的是，第一MMC阀段输出的电压为ua的交流分量为
第二MMC阀段输出的电压为ub的交流分量为
通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量的条件包括：M1≈M2，V1≈V2≈nVdc，即负载电抗器电流的交流分量计算公式简化为：
需要说明的是，通过控制相位差
即可对负载电抗器电流的交流分量进行调节。
在本发明的一个实施例中，第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块之间交换的交流有功功率和交流无功功率分别为：
式中，Pab_ac为交流有功功率，Qab_ac为交流无功功率。
需要说明的是，通过调节第一MMC阀段与第二MMC阀段的相位差
可以显著调节阀段之间交换的交流有功功率；第一MMC阀段调制比M1保持不变时，通过调节第二MMC阀段调制比M2，可以显著调节第一MMC阀段与第二MMC阀段交换的无功功率。
在本发明的一个实施例中，通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段充电的过程具体包括：
断开第一旁路开关K1，闭合隔离开关K0和第二旁路开关K2，直流电源Vdc给第一MMC阀段的第一个半桥子模块HB1先充电，第二MMC阀段中所有半桥子模块充电；
待第一个半桥子模块HB1充满电后，闭合第一旁路开关K1，断开第二旁路开关K2，再依次对第一MMC阀段和第二MMC阀段中其余的半桥子模块的电压充至直流电源的电压，闭合第二旁路开关K2。
需要说明的是，通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段充电的过程已在实施例一中详细阐述了，在此实施例中不再一一阐述。
实施例三：
图6为本发明实施例所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统的框架图。
如图6所示，本发明实施例提供了一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统，当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制系统包括数据获取单元10、计算单元20和控制单元30；
数据获取单元10，用于获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
计算单元20，用于根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
控制单元30，用于通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
需要说明的是，实施例三的系统中单元是实施例二方法中的步骤对应设置的，因在实施例一方法中详细阐述了步骤的内容，因此在此不再对实施例三系统中的单元详细阐述。
本发明提供的一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统通过用于SiC MMC阀段对冲试验电路的直流电源给试验的SiC MMC阀段中的所有半桥子模块预充电，无需额外的充电装置，减小了试验设备的投资；该控制系统通过控制单元根据数据获取单元获取的数据口供纸相位差调节负载电抗器电流的交流分量和直流分量，从而控制MMC阀段的有功功率和无功功率，充分检验MMC换流器的阀段传输交流/直流功率的能力，以及过电压、过电流的能力，渐而实现稳态运行情况下对MMC阀段耐压通流能力的合理等效试验，解决了现有对SiC的MMC的对冲试验等效手段试验方法存在要求较高电压等级的直流补能电源、需要额外的充电回路的技术问题。
实施例四：
本发明实施例提供了一种设备，包括处理器以及存储器；
存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法。
需要说明的是，处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种用于SiCMMC阀段对冲试验电路实施例中的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示单元10至30的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，应用于用于SiC MMC阀段对冲试验电路上，其特征在于，所述用于SiC MMC阀段对冲试验电路包括：直流电源、隔离开关、第一限流电阻、第一MMC阀段和与所述第一MMC阀段连接的第二MMC阀段，所述第一MMC阀段与所述第二MMC阀段之间还连接有负载电抗器和第二限流电阻；所述直流电源的正极与所述隔离开关的第一端连接，所述隔离开关的第二端与所述第一限流电阻的第一端连接，所述第一限流电阻的第二端与所述第一MMC阀段的输入端连接，第一MMC阀段和第二MMC阀端的输出端均与所述直流电源的负极连接；所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段上均设置有子模块电容；当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制方法包括以下步骤：
获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，所述负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
所述负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
2.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段充电的过程具体包括：
断开第一旁路开关，闭合隔离开关和第二旁路开关，直流电源给第一MMC阀段的第一个半桥子模块先充电，第二MMC阀段中所有半桥子模块充电；
待第一个半桥子模块充满电后，闭合所述第一旁路开关，断开所述第二旁路开关，再依次对第一MMC阀段和第二MMC阀段中其余的半桥子模块的电压充至直流电源的电压，闭合所述第二旁路开关。
3.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量的条件包括：M1≈M2，V1≈V2≈nVdc，即所述负载电抗器电流的交流分量计算公式简化为：
4.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中所有半桥子模块之间交换的交流有功功率和交流无功功率分别为：
式中，Pab_ac为交流有功功率，Qab_ac为交流无功功率。
5.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，所述第一MMC阀段和所述第二MMC阀段上均设置有n个半桥子模块，每个所述半桥子模块上设置有所述子模块电容；其中，n为自然数且大于0。
6.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，所述第一限流电阻与所述第一MMC阀段之间连接有二极管，第一限流电阻的第二端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述第一MMC阀段的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制方法，其特征在于，所述第一限流电阻的第一端与所述第一限流电阻的第二端之间并联有第一旁路开关，所述第二限流电阻的第一端与所述第二限流电阻的第二端之间并联有第二旁路开关。
8.一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制系统，其特征在于，当通过直流电源给第一MMC阀段和第二MMC阀段中所有半桥子模块充电后，该控制系统包括数据获取单元、计算单元和控制单元；
所述数据获取单元，用于获取第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差、第一MMC阀段的调制比、第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和、第二MMC阀段的调制比和第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和；
所述计算单元，用于根据负载电抗器电流的交流分量计算公式和直流分量计算公式，得到负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量；
所述控制单元，用于通过调节相位差控制负载电抗器的交流分量和负载电抗器的直流分量，对MMC阀段的进行对冲试验；
其中，所述负载电抗器电流的交流分量计算公式为：
式中，Iab_ac为负载电抗器电流的交流分量，L为负载电抗器的电感值，ω＝2πf，f为MMC阀段调制波频率，M1为第一MMC阀段的调制比，V1为第一MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，M2为第二MMC阀段的调制比，V2为第二MMC阀段的中所有半桥子模块的电压之和，
为第一MMC阀段与第二MMC阀段之间的相位差；
所述负载电抗器电流的直流分量计算公式为：
式中，n为第一MMC阀段和所述第二MMC阀段中包含的半桥子模块个数，Vdc为直流电源的电压，Iab_dc为负载电抗器电流的直流分量。
9.一种用于SiC MMC阀段对冲试验电路的控制设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的用于SiCMMC阀段对冲试验电路的控制方法。
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