CN111880033A - 一种柔性直流功率模块测试设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于柔性直流输电领域，公开了一种柔性直流功率模块测试设备，包括高压电源以及多路开关箱；多路开关箱的正极连接高压电源正极，负极连接高压电源负极；多路开关箱内设置一负极端子和若干高压开关，负极端子与多路开关箱的负极连接，所有高压开关的一端均与多路开关箱的正极连接。通过柔性直流功率模块内旁路开关和若干高压开关的联合控制，实现待测试功率模块级联阀串的分段加压，从而进行相应功能测试，最终实现一次接线，即中间无需重新拆接线，即可完成整个待测试功率模块级联阀串的测试，极大的提升现场测试效率，测试速度比较现有单个柔性直流功率模块依次测试方案大大提升，大大缩短柔性直流工程现场调试时间。

Description

一种柔性直流功率模块测试设备及方法

技术领域

本发明属于柔性直流输电领域，涉及一种柔性直流功率模块测试设备及方法。

背景技术

柔性直流输电系统是以电压源换流器为基础的新一代直流输电系统(英文简称：VSC-HVDC)。柔直换流器采用全控功率器件(如：IGBT、IEGT等)，可对换流器交流侧电压的幅值和相位角都进行调节，从而实现有功功率、无功功率的独立控制，极大地增强了输电的灵活性，有效解决了传统高压直流输电(LCC-HVDC)系统固有的缺陷，如：逆变侧存在换相失败、无法向无源系统负荷送电等问题，可应用在大容量、远距离的海上风电场送出。

基于柔直换流器的重要功能，需要对柔直换流器进行测试，目前，现场测试时一般是单个功率模块分别测试，并且仅能进行空载或小功率测试，无法很好的测试现场功率模块性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中柔直换流器仅能单个测试，且测试效果不理想的缺点，提供一种柔性直流功率模块测试设备及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，一种柔性直流功率模块测试设备，包括高压电源以及多路开关箱；多路开关箱的正极连接高压电源正极，负极连接高压电源负极；多路开关箱内设置一负极端子和若干高压开关，负极端子与多路开关箱的负极连接，所有高压开关的一端均与多路开关箱的正极连接；待测试功率模块级联阀串包括若干依次串联的柔性直流功率模块，定义功率模块级联阀串两端的柔性直流功率模块为第一柔性直流功率模块和第二柔性直流功率模块，第一柔性直流功率模块的负极与负极端子连接，正极与相邻的柔性直流功率模块的负极连接；第二柔性直流功率模块的负极与相邻的柔性直流功率模块的正极连接，正极与一个高压开关的另一端连接，其余高压开关的另一端分别与功率模块级联阀串中预设位置的柔性直流功率模块的正极一一对应连接。

本发明柔性直流功率模块测试设备进一步的改进在于：

定义所述功率模块级联阀串中与高压开关连接的柔性直流功率模块为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块的数量相同。

所述若干高压开关中每个高压开关均串联一指示灯。

所述指示灯为LED灯。

本发明第二方面，一种柔性直流功率模块测试设备，包括高压电源以及多路开关箱；多路开关箱的正极连接高压电源正极，多路开关箱内设置若干高压开关，若干高压开关的一端均与多路开关箱的正极连接；定义功率模块级联阀串两端的柔性直流功率模块为第一柔性直流功率模块和第二柔性直流功率模块，第一柔性直流功率模块的负极与高压电源负极连接，正极与相邻的柔性直流功率模块的负极连接；第二柔性直流功率模块的负极与相邻的柔性直流功率模块的正极连接，正极与一个高压开关的另一端连接，其余高压开关的另一端分别与功率模块级联阀串中若干预设位置的柔性直流功率模块的正极一一对应连接。

本发明柔性直流功率模块测试设备进一步的改进在于：

定义所述功率模块级联阀串中与高压开关连接的柔性直流功率模块为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块的数量相同。

所述若干高压开关中每个高压开关均串联一指示灯。

所述指示灯为LED灯。

本发明第三方面，一种柔性直流功率模块现场测试方法，包括以下步骤：

S1：保持所有高压开关断开，保持所有柔性直流功率模块的旁路开关断开；

S2：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向，将所有柔性直流功率模块分为若干柔性直流功率模块组，且每组柔性直流功率模块组的一端端部的柔性直流功率模块的正极与高压开关连接，另一端端部的柔性直流功率模块的负极与高压电源负极或相邻柔性直流功率模块的正极连接；

S3：闭合所有已进行功能测试的柔性直流功率模块的旁路开关；

S4：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向，依次闭合每组柔性直流功率模块组的端部连接的高压开关，至遍历所有柔性直流功率模块组，且每闭合一次均进行一次S5；

S5：对该组柔性直流功率模块组内的所有柔性直流功率模块充电，当电压充至预定值后断开高压开关，对该组柔性直流功率模块组内的所有柔性直流功率模块进行功能测试，进行S3。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明柔性直流功率模块测试设备，通过设置多路开关箱，多路开关箱内设置若干高压开关，将若干高压开关分别与功率模块级联阀串中预设位置的柔性直流功率模块的正极一一对应连接，将待测试功率模块级联阀串的低电位端的柔性直流功率模块的负极通过多路开关箱与高压电源的负极连接，这样的接线方式，通过预设位置的柔性直流功率模块将待测试功率模块级联阀串分段，在测试时结合柔性直流功率模块的旁路开关，实现每段的待测试功率模块级联阀串的两端分别与高压电源的正负极连接，进而实现每段待测试功率模块级联阀串的加电，当电源充电稳定后，即可进行相应功能测试，最终实现一次接线，即中间无需重新拆接线，即可完成整个待测试功率模块级联阀串的测试，极大的提升现场测试效率，测试速度比较现有单个柔性直流功率模块依次测试方案大大提升，大大缩短柔性直流工程现场调试时间。

进一步的，定义所述功率模块级联阀串中与高压开关连接的柔性直流功率模块为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块的数量相同，便于后续通过高压电源的加电控制和功能测试的进行。

进一步的，若干高压开关中每个高压开关均串联一指示灯，便于时刻了解每个高压开关的工作状态。

进一步的，第一柔性直流功率模块的负极与高压电源负极连接，提供一种新的接线方式，减少多路开关箱的接线设置，以便适用于不用的测试环境和场景。

本发明柔性直流功率模块测试方法，从第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向进行测试，即沿功率模块级联阀串的低电位端至高电位端的方向进行测试，通过旁路开关的断开与闭合控制，实现高压电源负极与不同柔性直流功率模块组的连接，通过高压开关的断开与闭合控制，实现高压电源正极与不同柔性直流功率模块组的连接，最终实现对每组柔性直流功率模块组的分别加电控制，进而实现每组柔性直流功率模块组的功能测试，仅需一次接线并通过多次旁路开关和高压开关的切换，即可实现整个待测试功率模块级联阀串的测试，极大的提升现场测试效率，测试速度比较现有单个柔性直流功率模块依次测试方案大大提升，大大缩短柔性直流工程现场调试时间。

附图说明

图1为单个柔性直流功率模块结构示意图；

图2为本发明实施例的测试设备使用状态图；

图3为本发明实施例1的测试设备示意图；

图4为本发明实施例1的多路开关箱结构示意图；

图5为本发明实施例2的测试设备示意图

图6为本发明实施例2的多路开关箱结构示意图；

其中：1-旁路开关；2-柔性直流功率模块；3-高压电源；4-多路开关箱；5-高压开关；6-柔性直流功率模块组；7-负极性测试电缆；8-正极性测试电缆。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

参见图1至图4，本发明实施例1提供了一种柔性直流功率模块测试设备，包括高压电源3以及多路开关箱4；多路开关箱4的正极连接高压电源3正极，负极连接高压电源3负极；多路开关箱4内设置一负极端子和若干高压开关5，高压开关5即高耐压开关。

其中，以SMn表示柔性直流功率模块2，以KMnP表示高压开关，以KMn表示旁路开关。

负极端子与多路开关箱4的负极连接，所有高压开关5的一端均与多路开关箱4的正极连接，各路高压开关5形成并联关系，高压开关KM1P～KMnP开关不能同时处于闭合状态；待测试功率模块级联阀串包括若干依次串联的柔性直流功率模块2，定义功率模块级联阀串两端的柔性直流功率模块2为第一柔性直流功率模块和第二柔性直流功率模块，第一柔性直流功率模块的负极与负极端子连接，正极与相邻的柔性直流功率模块2的负极连接；第二柔性直流功率模块的负极通过负极性测试电缆7与相邻的柔性直流功率模块2的正极连接，正极通过正极性测试电缆8与一个高压开关5的另一端连接，其余高压开关5的另一端分别通过正极性测试电缆8与功率模块级联阀串中预设位置的柔性直流功率模块2的正极一一对应连接。

本实施例中，示意性的给出了一种由96个柔性直流功率模块2依次串联连接得到的待测试功率模块级联阀串，其中，相邻两个柔性直流功率模块2的正极与负极连接；示意性的设置了8路高压开关5，但不以此为限，实际工作中可按照要求自行设置高压开关5的数量。

优选的，定义所述功率模块级联阀串中与高压开关5连接的柔性直流功率模块2为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块2的数量相同。即利用这样的方式将功率模块级联阀串分为若干的柔性直流功率模块组6，以便于进行后续的加电和功能测试，本实施例中以每组12个柔性直流功率模块2将功率模块级联阀串平均分为8组，对应多路开关箱4中高压开关5的路数，但本领域技术人员应当清楚，这里的数量并不起限制作用，可以根据实际需要设计分组数量，只要能够满足多路开关箱4中高压开关5的路数要求即可，每组柔性直流功率模块组6内的柔性直流功率模块2的数量也不必相同。本实施例中，将每组柔性直流功率模块组6内的柔性直流功率模块2的数量设置为相同，是为了便于加电和功能测试的控制。

优选的，若干高压开关5中每个高压开关5均串联一指示灯，指示灯可以选择LED灯，这样的设置使得能够准确及时的获取每个高压开关5的断开和闭合状态，及时发现错误工作的高压开关5，及时采取合理解决措施。

实施例2

本实施例中，与实施例1的区别在于，实施例1中第一柔性直流功率模块的负极与负极端子连接，负极端子再与多路开关箱4的负极连接，多路开关箱4的负极再与高压电源3负极连接；而实施例2中，直接将第一柔性直流功率模块的负极与高压电源3负极连接，提供一种新的接线方式，减少多路开关箱4的接线设置，以便适用于不用的测试环境和场景。

本发明还提供了一种，柔性直流功率模块现场测试方法，包括以下步骤：

S1：保持所有柔性直流功率模块2的旁路开关1以及所有高压开关5断开。

S2：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块方向，将所有柔性直流功率模块2分为若干柔性直流功率模块组6，且每组柔性直流功率模块组6的一端端部的柔性直流功率模块2的正极与高压开关5连接，另一端端部的柔性直流功率模块2的负极与高压电源3负极或相邻柔性直流功率模块2的正极连接。

S3：闭合所有已进行功能测试的柔性直流功率模块2的旁路开关1。

S4：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向，依次闭合每组柔性直流功率模块组6的端部连接的高压开关5，至遍历所有柔性直流功率模块组6，且每闭合一次均进行一次S5。

S5：对该组柔性直流功率模块组6内的所有柔性直流功率模块2充电，当电压充至预定值后断开高压开关5，对该组柔性直流功率模块组6内的所有柔性直流功率模块2进行功能测试，进行S3。

下面介绍本发明测试设备及测试方法的原理：

根据上面对测试设备和测试方法的描述，在实际测试过程中，从待测试功率模块级联阀串的低点位端，即第一柔性直流功率模块的那一端起开始测试，通过将将所有柔性直流功率模块2分为若干柔性直流功率模块组6，且每组柔性直流功率模块组6的一端端部的柔性直流功率模块2的正极与高压开关5连接，另一端端部的柔性直流功率模块2的负极与高压电源3负极或相邻柔性直流功率模块2的正极连接；这样保证每组柔性直流功率模块组6的两端在高压开关5和旁路开关1的控制下，均能够实现与高压电源3的正、负极的连接。

每组柔性直流功率模块组6测试完成后，将该组柔性直流功率模块组6内所有柔性直流功率模块2的旁路开关1闭合，则该组柔性直流功率模块组6内所有柔性直流功率模块2的AC+与AC-实现短路，由此使得高压电源3的负极在前一组柔性直流功率模块组6测试结束后可自动连接至下一组柔性直流功率模块组6，实现地电位的自动移位；同时，结合多路高压开关5的断开和闭合的控制，实现高压电源3的正极的移位，进而实现对数个柔性直流功率模块组6的分段加压，从而进行相应功能测试，最终实现一次接线，即中间无需重新拆接线，即可完成整个待测试功率模块级联阀串的测试，极大的提升现场测试效率，测试速度比较现有单个柔性直流功率模块2依次测试方案大大提升，大大缩短柔性直流工程现场调试时间。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，包括高压电源(3)以及多路开关箱(4)；

多路开关箱(4)的正极连接高压电源(3)正极，负极连接高压电源(3)负极；多路开关箱(4)内设置一负极端子和若干高压开关(5)，负极端子与多路开关箱(4)的负极连接，所有高压开关(5)的一端均与多路开关箱(4)的正极连接；

待测试功率模块级联阀串包括若干依次串联的柔性直流功率模块(2)，定义功率模块级联阀串两端的柔性直流功率模块(2)为第一柔性直流功率模块和第二柔性直流功率模块，第一柔性直流功率模块的负极与负极端子连接，正极与相邻的柔性直流功率模块(2)的负极连接；第二柔性直流功率模块的负极与相邻的柔性直流功率模块(2)的正极连接，正极与一个高压开关(5)的另一端连接，其余高压开关(5)的另一端分别与功率模块级联阀串中预设位置的柔性直流功率模块(2)的正极一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，定义所述功率模块级联阀串中与高压开关(5)连接的柔性直流功率模块(2)为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块(2)的数量相同。

3.根据权利要求1所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，所述若干高压开关(5)中每个高压开关(5)均串联一指示灯。

4.根据权利要求3所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，所述指示灯为LED灯。

5.一种柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，包括高压电源(3)以及多路开关箱(4)；

多路开关箱(4)的正极连接高压电源(3)正极，多路开关箱(4)内设置若干高压开关(5)，若干高压开关(5)的一端均与多路开关箱(4)的正极连接；

定义功率模块级联阀串两端的柔性直流功率模块(2)为第一柔性直流功率模块和第二柔性直流功率模块，第一柔性直流功率模块的负极与高压电源(3)负极连接，正极与相邻的柔性直流功率模块(2)的负极连接；第二柔性直流功率模块的负极与相邻的柔性直流功率模块(2)的正极连接，正极与一个高压开关(5)的另一端连接，其余高压开关(5)的另一端分别与功率模块级联阀串中若干预设位置的柔性直流功率模块(2)的正极一一对应连接。

6.根据权利要求5所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，定义所述功率模块级联阀串中与高压开关(5)连接的柔性直流功率模块(2)为分隔柔性直流功率模块，任意相邻的两个分隔柔性直流功率模块之间的柔性直流功率模块(2)的数量相同。

7.根据权利要求5所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，所述若干高压开关(5)中每个高压开关(5)均串联一指示灯。

8.根据权利要求7所述的柔性直流功率模块测试设备，其特征在于，所述指示灯为LED灯。

9.一种基于权利要求1或5所述现场测试设备的柔性直流功率模块现场测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：保持所有高压开关(5)断开，保持所有柔性直流功率模块(2)的旁路开关(1)断开；

S2：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向，将所有柔性直流功率模块(2)分为若干柔性直流功率模块组(6)，且每组柔性直流功率模块组(6)的一端端部的柔性直流功率模块(2)的正极与高压开关(5)连接，另一端端部的柔性直流功率模块(2)的负极与高压电源(3)负极或相邻柔性直流功率模块(2)的正极连接；

S3：闭合所有已进行功能测试的柔性直流功率模块(2)的旁路开关(1)；

S4：沿第一柔性直流功率模块至第二柔性直流功率模块的方向，依次闭合每组柔性直流功率模块组(6)的端部连接的高压开关(5)，至遍历所有柔性直流功率模块组(6)，且每闭合一次均进行一次S5；

S5：对该组柔性直流功率模块组(6)内的所有柔性直流功率模块(2)充电，当电压充至预定值后断开高压开关(5)，对该组柔性直流功率模块组(6)内的所有柔性直流功率模块(2)进行功能测试，进行S3。

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