CN115372815A - 一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置、方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置、方法及介质，装置包括供能模块、电压检测模块以及控制模块；供能模块与柔性直流换流阀子模块电容并联连接，电压检测模块与柔性直流换流阀子模块交流端口并联连接，控制模块与柔性直流换流阀子模块通信接口连接。本发明在子模块旁路开关封装在子模块内部以后，不需要破坏子模块封装结构，不需要拔出旁路开关控制端子接线，不增加试验用电压源、电压采样探头和示波器等多个辅助设备，采用单个测试装置，实现对工程现场子模块中旁路开关的合闸和弹跳时间无损测试。
Description
技术领域
本发明属于柔性直流技术领域，具体涉及一种柔性直流换流阀子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置、方法及介质。
背景技术
采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流换流阀通过模块化、标准化的子模块串联，易于系统扩展，是实现交\直和直\交变换的基本单元，模块化多电平拓扑结构使系统谐波含量少、开关损耗低，适用于柔性直流输电、静止无功补偿器STATCOM、高压变频器等应用场合。
柔性直流换流阀子模块在运行过程中，如子模块发生故障，则需要将子模块交流端口的旁路开关进行合闸，使子模块呈现短路状态，保证模块化多电平换流器的稳定运行。目前柔性直流换流阀旁路开关为机械结构，在旁路开关合闸过程中，存在一定的合闸时间和弹跳时间。在旁路开关合闸时间和弹跳时间内，故障子模块的电容仍然会在桥臂电流作用下继续充电，故障子模块会继续升压，造成故障子模块内元件过压击穿，影响周边子模块的安全。对子模块旁路开关的合闸时间和弹跳时间进行检测，确定其满足柔性直流换流阀设计要求的参数要求，防止旁路开关合闸时间和弹跳时间不满足要求导致换流阀故障升级，对提高柔性直流换流阀的运行可靠性具有重要的意义。
目前，柔性直流换流阀子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试方法是在旁路开关出厂和入厂检验时，对单个旁路开关进行测试。但是柔性直流换流阀子模块在结构方面均做了封装，通过上述方法测试旁路开关合闸和弹跳时间，需要拆卸子模块外壳和旁路开关接线端子，一方面完整模块内部难以拆解测试需要接线的端子，另一方面拆装和恢复过程存在隐患，所以工程现场难以对子模块旁路开关进行合闸和弹跳时间测试。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置、方法及介质。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置，子模块包括旁路开关、晶闸管、第一IGBT管、第二IGBT管、电容以及控制板卡；旁路开关、晶闸管和第二IGBT管并联，并联的一端连接第一IGBT管的发射极，另一端连接电容的负端，电容的正端与第一IGBT管的集电极连接；
子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置包括供能模块、电压检测模块以及控制模块；供能模块与子模块的电容并联连接，电压检测模块与子模块交流端口并联连接，控制模块与子模块的控制板卡通信接口连接。
进一步的，供能模块，用于产生子模块控制板卡正常工作所需的直流电压；供能模块为整流装置，采用变压器和整流桥构成供能电路；电压检测模块，用于检测子模块交流端口电压值，为直流电压传感器；控制模块，用于与子模块的控制板卡通信，下发旁路开关合闸命令。
进一步的，供能模块的电压正端与子模块的电容正端连接，供能模块的电压负端与子模块电容负端连接。
进一步的，电压检测模块的电压正端与子模块交流端口正端连接，电压检测模块的电压负端与子模块交流端口负端连接。
进一步的，控制模块的发送端与子模块控制板卡的接收端连接，控制模块的接收端与子模块控制板卡的发送端连接。
进一步的，供能模块的电压输出值高于子模块取能电压工作下限50V。
本发明还包括基于提供的测试装置的子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试方法，包括以下步骤：
S1、连接子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置与待测子模块的供能模块接线、电压检测模块接线以及控制模块接线；
S2、供能模块工作，输出供能电压U，旁路开关储能电容充电、子模块控制板卡工作，电压检测模块测试子模块交流端口电压值为0.5U；
S3、控制模块下发旁路开关合闸命令，记录此时刻时间为t0；
S4、电压检测模块测试子模块交流端口电压值，即旁路开关主触头端间电压值，当电压从0.5U变为0时，控制模块记录此时刻为t1；
S5、电压检测模块继续测试子模块交流端口电压值，监测旁路开关是否发生弹跳；
S6、计算得到旁路开关合闸时间和旁路开关弹跳时间。
进一步的，监测旁路开关是否发生弹跳具体为：
子模块交流端口电压一直保持为0，则旁路开关无弹跳发生，旁路开关弹跳时间为0；
如子模块交流端口电压在0和0.5U内震荡且最终保持为0，则旁路开关发生弹跳，控制模块记录电压最后稳定在0的时刻为t2。
进一步的，旁路开关合闸时间计算公式为：th＝t1-t0；
旁路开关弹跳时间计算公式为tt＝t2-t1。
本发明还包括一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现如本发明提供的测试方法。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明在子模块旁路开关封装在子模块内部以后，不需要破坏子模块封装结构，不需要拔出旁路开关控制端子接线，不增加试验用电压源、电压采样探头和示波器等多个辅助设备，采用单个测试装置，实现对工程现场子模块中旁路开关的合闸和弹跳时间无损测试。
附图说明
图1是本发明装置接线示意图；
图2是本发明方法的流程图；
附图标号说明：1-子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置；2-柔性直流换流阀子模块；3-供能模块；4-电压检测模块；5-控制模块。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明，一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置1，包括供能模块3、电压检测模块4以及控制模块5；
待测试的柔性直流换流阀子模块2包括旁路开关K、晶闸管、第一IGBT管T1、第二IGBT管T2、电容C以及控制板卡SMC；旁路开关K、晶闸管和第二IGBT管T2并联，并联的一端连接第一IGBT管T1的发射极，另一端连接电容C的负端，电容C的正端与第一IGBT管T1的集电极连接。
供能模块3与子模块电容C并联连接，电压检测模块4与子模块交流端口并联连接，控制模块5与子模块的控制板卡通信接口连接。
供能模块3，用于产生子模块控制板卡SMC正常工作所需的直流电压，供能模块3为整流装置，采用变压器和整流桥构成供能电路，将测试装置工作电压装换成直流电压。
电压检测模块4，用于检测子模块交流端口电压值，为直流电压传感器。
控制模块5，用于与子模块的控制板卡SMC通信，下发旁路开关K合闸命令。
供能模块的电压正端与子模块电容C正端连接，供能模块的电压负端与子模块电容C负端连接；电压检测模块的电压正端与子模块交流端口正端连接，电压检测模块的电压负端与子模块交流端口负端连接；控制模块的发送端TX与子模块控制板卡SMC的接收端RX连接，控制模块的接收端RX与子模块控制板卡SMC的发送端TX连接。
在本实施例中，供能模块的电压输出值高于子模块取能电压工作下限50V。
在另一个实施例中，提供了基于上述实施例所述测试装置的测试方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、连接子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置与待测的子模块的供能模块接线、电压检测模块接线、控制模块接线；
S2、供能模块工作，输出供能电压U，旁路开关储能电容充电、子模块控制板卡工作，电压检测模块测试子模块交流端口电压值为0.5U；
S3、控制模块下发旁路开关合闸命令，记录此时刻时间为t0；
S4、电压检测模块测试子模块交流端口电压值，即旁路开关主触头端间电压值，当电压从0.5U变为0时，控制模块记录此时刻为t1；
S5、电压检测模块继续测试子模块交流端口电压值，监测旁路开关是否发生弹跳；
子模块交流端口电压一直保持为0，则旁路开关无弹跳发生，旁路开关弹跳时间为0；
如子模块交流端口电压在0和0.5U内震荡且最终保持为0，则旁路开关发生弹跳，控制模块记录电压最后稳定在0的时刻为t2。
S6、计算得到旁路开关合闸时间th＝t1-t0和旁路开关弹跳时间tt＝t2-t1。
在另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例的方法。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置，其特征在于，子模块包括旁路开关、晶闸管、第一IGBT管、第二IGBT管、电容以及控制板卡；旁路开关、晶闸管和第二IGBT管并联，并联的一端连接第一IGBT管的发射极，另一端连接电容的负端，电容的正端与第一IGBT管的集电极连接；
子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置包括供能模块、电压检测模块以及控制模块；供能模块与子模块的电容并联连接，电压检测模块与子模块交流端口并联连接，控制模块与子模块的控制板卡通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，供能模块，用于产生子模块控制板卡正常工作所需的直流电压；供能模块为整流装置，采用变压器和整流桥构成供能电路；电压检测模块，用于检测子模块交流端口电压值，为直流电压传感器；控制模块，用于与子模块的控制板卡通信，下发旁路开关合闸命令。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，供能模块的电压正端与子模块的电容正端连接，供能模块的电压负端与子模块电容负端连接。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，电压检测模块的电压正端与子模块交流端口正端连接，电压检测模块的电压负端与子模块交流端口负端连接。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，控制模块的发送端与子模块控制板卡的接收端连接，控制模块的接收端与子模块控制板卡的发送端连接。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，供能模块的电压输出值高于子模块取能电压工作下限50V。
7.基于权利要求1-6任一项所述测试装置的子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、连接子模块旁路开关合闸和弹跳时间测试装置与待测子模块的供能模块接线、电压检测模块接线以及控制模块接线；
S2、供能模块工作，输出供能电压U，旁路开关储能电容充电、子模块控制板卡工作，电压检测模块测试子模块交流端口电压值为0.5U；
S3、控制模块下发旁路开关合闸命令，记录此时刻时间为t0；
S4、电压检测模块测试子模块交流端口电压值，即旁路开关主触头端间电压值，当电压从0.5U变为0时，控制模块记录此时刻为t1；
S5、电压检测模块继续测试子模块交流端口电压值，监测旁路开关是否发生弹跳；
S6、计算得到旁路开关合闸时间和旁路开关弹跳时间。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，监测旁路开关是否发生弹跳具体为：
子模块交流端口电压一直保持为0，则旁路开关无弹跳发生，旁路开关弹跳时间为0；
如子模块交流端口电压在0和0.5U内震荡且最终保持为0，则旁路开关发生弹跳，控制模块记录电压最后稳定在0的时刻为t2。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，旁路开关合闸时间计算公式为：th＝t1-t0；
旁路开关弹跳时间计算公式为tt＝t2-t1。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，当计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求7所述测试方法。
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