CN116381395B - 一种功率转换器阀组对冲试验平台及测试方法 - Google Patents

一种功率转换器阀组对冲试验平台及测试方法 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种功率转换器阀组对冲试验平台及测试方法。试验平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接。本发明可以实现更大范围的直流电压变化，因此可以兼容不同电压等级的阀组试验，实现全功率类型对冲试验，试验平台兼容性和通用性更好；可以根据待试验阀组容量灵活调整试验电源投入容量，避免了不必要的功率损耗，试验平台运行更加节能高效。

Description

一种功率转换器阀组对冲试验平台及测试方法
技术领域
本申请属于功率阀组对冲测试研究领域，特别涉及一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台及测试方法。
背景技术
近年来，我国轨道交通事业取得了长足的发展，这离不开电力电子技术的广泛应用，电力电子技术的高比例渗透亦极大地促进了牵引供电系统的发展。例如，传统的牵引供电系统所使用的供电制式一直存在着过分相以及电能质量问题，随着电力电子技术的应用，出现的组合式同相供电方式在一定程度上改善了电能质量问题，由于该方式中同时使用了同相补偿装置和牵引变压器，因此无法彻底消除过分相。随后，如文献1(田旭, 姜齐荣与魏应冬, 电气化铁路无断电过分相方案研究. 电力系统保护与控制, 2012. 40(21):第14-18页.)，介绍了贯通同相供电方式，该方式使用电力电子变压器代替了牵引变压器，可以实现电能质量的主动治理，提高系统的安全性和供电能力。背靠背变流器是实现贯通同相供电技术的关键设备，阀组或子模块是背靠背变流器的基本单元，阀组的单独试验是变流器安全稳定运行的保证。
交直交变流器在实际运行时，其直流侧电压不是恒定的，因此，对阀组的单独测试需要提供可变的输入直流电压，在不同电压等级下，电压波动范围不能太大。专利1(姚为正,刘刚,孙健,等. 柔性直流输电换流阀稳态大功率运行试验装置及试验方法[P]. 河南省：CN103033701B,2017-11-07.)提供了一种针对柔性直流输电功率单元的试验装置，该装置通过Buck-Boost电路可改变直流输入电压，该试验装置的不足是当待试验单元增加时，试验容量要受到变压器容量限制并且直流电压波动较大。专利2(汪伟,梁树甜,朱磊. 一种功率模块试验平台[P]. 湖北省：CN214409146U,2021-10-15.)提供了一种H桥对冲的试验平台，该实验平台基于可控整流提供灵活可变的直流输出电压，该方案的不足之处是电压变化范围较小，使用可控整流一方面会导致试验平台所提供的容量不足，另一方面，相比于不可控整流方案，会增加平台建造成本。
在实际运行时，在阀组间循环的可以是有功功率亦可以是无功功率。对阀组的单独测试需要试验平台提供不同功率循环方式。上文述及的有关文献所提出的试验平台，其共同的局限性在于，未述及多种功率循环试验。专利3(邓燕博,齐红柱. 一种静止型无功补偿装置的功率模块低压试验平台[P]. 河南：CN108828355A,2018-11-16.)建立了一种功率模块的试验平台，该平台利用控制器使得测试装置产生无功功率，该试验平台测试场景较为单一。文献2(田安民,牟晓春,梁帅奇,陈兴旺.H桥级联型SVG链节及其对冲试验的研究[J].电子产品世界,2016,23(12):65-67.)建立了一种针对SVG的H桥的对冲实验结构，文献利用可调直流电源改变输入直流电压，该试验结构仅可进行H桥无功对冲试验。专利4(孙锐,李雅,牟晓春,高昱峰,孙孝敬,张峰,刘玉良,孙守鑫,张超,廖志民,白波,刘玉,王毕元,勾建军. 用于背靠背功率阀组对冲测试的控制方法[P]. 浙江省：CN110707718B,2021-06-29.)提出了一种阀组对冲功率的测试方法，该方法仅能实现无功功率对冲。
对不同电压等级的阀组进行测试时，试验平台应具有兼容性和通用性。专利5(胡治龙,徐子萌,张腾,王奔,同聪维,黄熹东,张长春,余晓玲,秦炜塨. 一种通用变流器电气试验装置[P]. 陕西省：CN114076861A,2022-02-22.)建立了一种通用的试验平台，该平台可通过开关的配合实现不同的试验电源接入形式，但该试验平台在某一试验外电源接入时，试验容量会受到电源容量限制，试验容量无法灵活调节，试验平台的通用性还需进一步改善。
现有技术的缺点
1、现有技术所提出的阀组试验方案能够提供的直流电压变化范围较小，不能模拟实际运行时的工况，此外，较小的电压范围不能为不同电压等级的阀组提供测试条件，试验方案的兼容性较差。
2、现有技术在进行阀组的功率对冲试验时，阀组间循环的是单一类型的功率，例如无功功率对冲试验或有功功率对冲试验，现有技术尚未涉及同时具备进行有功和无功功率对冲试验，现有技术的试验条件通用性不强。
3、当待试验阀组较多时，在确定电压等级下，现有技术试验方案所能提供的试验容量受限于方案的接线方式，这导致现有技术试验平台的兼容性和通用性较差。
4、现有技术中利用IGBT搭建整流电路以获得所需的直流电，增加了系统的建造成本，难以满足不同电压等级测试场景需求并且现有技术中所述的直流侧输出电压波动较大。
针对上述问题，本申请提供一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台及测试方法。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台及测试方法，以解决上述技术问题。
本发明第一方面公开了一种功率转换器阀组对冲试验平台，所述平台包括：
试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接。
根据本发明第一方面的试验平台，所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
根据本发明第一方面的试验平台，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4分别由移相变压器和整流电路组成；
所述移相变压器和整流电路组成串联连接；
所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制。
根据本发明第一方面的试验平台，所述整流电路为12脉波整流电路或24脉波整流电路，即所述整流电路包括2个或4个整流单元，每个整流单元是一个六脉波整流电路。
根据本发明第一方面的试验平台，所述整流单元中的单个二极管的最大通流按照1.3倍负载电流Imax选取，最大耐压按照所述移相变压器的绕组二次侧电压的3倍选取。
根据本发明第一方面的试验平台，当采用24脉波整流电路时，应用大写字母A、A1、B、B1和C、C1表示连接绕组一次侧的接线方式，则连接绕组一次侧的拓扑连接关系为：
AB，BC，CA，AA1，BB1和CC1之间均连接有绕组，其上电压关系为U AB=U BC=U CA,U AA1=U BB1=U CC1；
连接绕组二次侧的接线方式是Y接法或者△接法。
根据本发明第一方面的试验平台，根据连接绕组一次侧以A-B-C的相序供电或者B-C-A的相序供电，连接绕组二次侧是Y接法或者△接法，每个试验电源内共有4种移相变压器接线方式分别为4个整流单元供电。
本发明第二方面公开了一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验测试方法，所述方法包括：
步骤S1、根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的试验电源的接入方式；
步骤S2、应用静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验；
所述静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接；
所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
根据本发明第二方面的方法，所述根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的试验电源的接入方式的方法包括：
所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4的输出电压均为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S12、开关S23和开关S33断开，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S41、开关S22、开关S32和开关S42闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4中预选试验电源参与供电，预选试验电源为试验电源P1和P2并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和S42断开，所述开关S11、开关S12、开关S21和开关S22闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc2时，所述试验电源P1与试验电源P2串联运行，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行后，再整体与所述试验电源P1与试验电源P2并联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21和开关S23断开，所述开关S12和开关S22闭合，此时，所述试验电源P1与试验电源P2串联运行；所述开关S32和开关S41断开，所述开关S31和开关S33闭合，此时，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行，直流母线电压为所述试验电源P1与试验电源P2电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc3时，所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3串联运行，所述试验电源P4处于备用状态，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S22和开关S33断开，开关S12、开关S23和开关S32闭合；开关S41和开关S42断开；直流母线电压等级为所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc4时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4串联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S22、开关S32、开关S21、开关S31和开关S41断开，所述开关S12、开关S23、开关S33和开关S42闭合，直流母线电压为所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4电压之和。
根据本发明第二方面的方法，所述应用静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验的方法包括：
所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制；
当试验中仅要求无功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的相角一致，通过改变两个调制波的幅值产生幅值差以进行无功功率对冲实验；
当试验中仅要求有功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值一致，通过改变调制波的相角产生相角差以进行有功功率对冲实验；
当试验中要求有功和无功功率对冲时，调整阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值和相角，产生幅值差和相角差，以进行有功和无功功率对冲实验。
本申请能够达到的如下的技术效果：
1、可以实现更大范围的直流电压变化，因此可以兼容不同电压等级的阀组试验，试验平台兼容性和通用性更好；
2、可以实现全功率类型对冲试验，试验平台和测试方法的兼容性和通用性比现有技术有更大提高；
3、可以根据待试验阀组容量灵活调整试验电源投入容量，避免了不必要的功率损耗，试验平台运行更加节能高效；
4、在开关控制上更加灵活，并且，直流母线输出电压波形更加稳定；二极管整流方案经济上更具竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有的技术方案，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申请中记载的一些实施例，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他的附图。
图1为本申请一实施例中一种功率转换器阀组对冲试验平台的电气框图；
图2为根据本发明实施例的试验电源简化图；
图3为根据本发明实施例的整流电路结构图；
图4a为根据本发明实施例的移相变压器绕组示意图；
图4b为根据本发明实施例的连接绕组一次侧的接线方式示意图;
图4c为根据本发明实施例的连接绕组二次侧的△接法示意图;
图4d为根据本发明实施例的连接绕组二次侧的Y接法示意图;
图5为根据本发明实施例的试验电源连接图；
图6为根据本发明实施例的控制电路结构示意图；
图7a为根据本发明实施例的试验一电压等级图；
图7b为根据本发明实施例的试验一中有功功率从阀组P1_2转移至阀组P1_1-无功：0.075MVar，有功：-0.1MW；
图7c为根据本发明实施例的试验一中有功功率从阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：0.15MVar，有功：0.1MW；
图7d为根据本发明实施例的试验一中无功功率从阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：0.12Mvar，有功：0MW；
图7e为根据本发明实施例的试验一有功和无功功率同时对冲阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：0.25MVar，有功：0.12MW的仿真示意图；
图8a为根据本发明实施例的试验二电压等级图；
图8b为根据本发明实施例的试验二中有功功率从阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：3MVar，有功：1.5MW的仿真示意图；
图8c为根据本发明实施例的试验二中有功功率从阀组P1_2转移至阀组P1_1-无功：1MVar，有功：-1.5MW的仿真示意图；
图8d为根据本发明实施例的试验二中无功功率从阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：1.8Mvar，有功：0MW的仿真示意图；
图8e为根据本发明实施例的试验二中有功和无功功率同时对冲阀组P1_1转移至阀组P1_2-无功：3.5MVar，有功：1.5MW的仿真示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图，详细说明本申请的各种非限制性实施方式。
本发明第一方面公开了一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台。图1为根据本发明实施例的一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的电气框图。如图1所示，所述平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接。
在一些实施例中，所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
在一些实施例中，如图2和图5所示，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4分别由移相变压器和整流电路组成；
所述移相变压器和整流电路组成串联连接；
如图6所示，所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制。
在一些实施例中，如图3所示，所述整流电路为12脉波整流电路或24脉波整流电路，即所述整流电路包括2个或4个整流单元，每个整流单元是一个六脉波整流电路；本实施例以24脉波整流电路为例进行阐述，即整流电路含有4个整流单元。
在一些实施例中，所述整流单元中的单个二极管的最大通流按照1.3倍负载电流Imax选取，最大耐压按照所述移相变压器的绕组二次侧电压的3倍选取。
在一些实施例中，当采用24脉波整流电路时，需设计移相变压器绕组连接方式，以试验电源P1为例，其中移相变压器绕组接线的方式如图4a所示，应用大写字母A、A1、B、B1和C、C1表示连接绕组一次侧的接线方式，A,B,C取自公用电网的三相交流电，其线电压有效值为V1，经连接绕组进行电压变换， a,b,c为输出侧连接端子，其线电压有效值为V2；则连接绕组一次侧的拓扑连接关系为：
如图4b所示，AB，BC，CA，AA1，BB1和CC1之间均连接有绕组，其上电压关系为U AB=U BC=U CA,U AA1=U BB1=U CC1；
AB之间的电压为线电压，大小为V1。设AA1上的电压为V2，A1B1上的电压为V3；α是角度即整流装置的绕组电气角度，可以等于360/24；则V1与V2之间的关系为：
(1)
V 1与V 3之间的关系为：
(2)
如图4c和4d所示，连接绕组二次侧的接线方式是Y接法或者△接法；
设二次侧Y接法时电压为V Y,△接法时其电压为，则二者的关系为：
(3)。
在一些实施例中，连接绕组一次侧可以通过改变相序的方式产生两种接线方式，具体地，根据连接绕组一次侧以A-B-C的相序供电或者B-C-A的相序供电，连接绕组二次侧是Y接法或者△接法，因此根据一次侧和二次侧连接方式的不同，每个试验电源内共有4种移相变压器接线方式分别为4个整流单元供电,移相变压器的容量选择应满足至少20台阀组的功率对冲实验需求，试验电源P1电路连接方式如附图5所示。
综上，本发明提出的方案能够：
1、可以实现更大范围的直流电压变化，因此可以兼容不同电压等级的阀组试验，试验平台兼容性和通用性更好；
2、可以实现全功率类型对冲试验，试验平台和测试方法的兼容性和通用性比现有技术有更大提高；
3、可以根据待试验阀组容量灵活调整试验电源投入容量，避免了不必要的功率损耗，试验平台运行更加节能高效；
4、在开关控制上更加灵活，并且，直流母线输出电压波形更加稳定；二极管整流方案经济上更具竞争力。
本发明第二方面公开了一种静止功率转换器阀组级功率对冲试验测试方法。所述测试方法包括：
步骤S1、根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的试验电源的接入方式；
步骤S2、应用静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验；
所述静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接；
所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
在一些实施例中，所述根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的试验电源的接入方式的方法包括：
所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4的输出电压均为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，考虑待试验阀组所需容量较大的情形，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S12、开关S23和开关S33断开，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S41、开关S22、开关S32和开关S42闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，考虑待试验阀组所需容量较小的情形，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4中预选试验电源参与供电，预选试验电源为试验电源P1和P2并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和S42断开，所述开关S11、开关S12、开关S21和开关S22闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc2时，考虑待试验阀组需求功率较大情形，所述试验电源P1与试验电源P2串联运行，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行后，再整体与所述试验电源P1与试验电源P2并联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21和开关S23断开，所述开关S12和开关S22闭合，此时，所述试验电源P1与试验电源P2串联运行；所述开关S32和开关S41断开，所述开关S31和开关S33闭合，此时，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行，直流母线电压为所述试验电源P1与试验电源P2电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc3时，考虑待试验阀组需求功率较大情形，所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3串联运行，所述试验电源P4处于备用状态，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S22和开关S33断开，开关S12、开关S23和开关S32闭合；开关S41和开关S42断开；直流母线电压等级为所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc4时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4串联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S22、开关S32、开关S21、开关S31和开关S41断开，所述开关S12、开关S23、开关S33和开关S42闭合，直流母线电压为所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4电压之和。
本发明所提供电压范围不限于Vdc1~ Vdc4，可以通过二次侧调压器实现指定电压范围调节，本发明方案仅以4个试验电源进行举例阐述。本发明所述及的实验电源的配合，均考虑待试验阀组容量需求最大的情形，当待试验阀组容量需求较小时，可减少参与供电的试验电源数。
在一些实施例中，所述应用静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验的方法包括：
所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制；
当试验中仅要求无功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的相角一致，通过改变两个调制波的幅值产生幅值差，以进行无功功率对冲实验；
当试验中仅要求有功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值一致，通过改变调制波的相角产生相角差，以进行有功功率对冲实验；
当试验中要求有功和无功功率对冲时，调整阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值和相角，产生幅值差和相角差，以进行有功和无功功率对冲实验。
确定阀组交流侧连接的电抗器的大小，双极性调制时，电抗器的值主要影响的是系统的损耗以及阀组交流侧电流的纹波。应根据实际情况选择电抗器的大小。
按照本发明方案提供的步骤建立试验平台，公用电网的电压取10kV，根据上述绕组电压计算公式，绕组AA1上的电压相应为1.507kV，A1B绕组的电压相应为7.654kV，一个试验电源内移相变压器单个绕组容量取0.04167MVA。Y接法二次侧电压设定为0.57kV，△接法二次侧电压为0.3219kV。单个试验电源整流直流侧母线电压为750V。阀组数目选定为10个单相阀组模块。电抗器大小为1mH。依据本实施例参数，本实施例可实现的直流电压范围为750V~2800V。本实施例提供了750V电压等级下有功功率对冲、无功功率对冲、有功和无功功率对冲结果以及2800V电压等级下功率对冲结果，试验结果如图7a~7e和8a~8e所示。
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，所述平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接；
所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
2.根据权利要求1所述的一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4分别由移相变压器和整流电路组成；
所述移相变压器和整流电路串联连接；
所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制。
3.根据权利要求2所述的一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，所述整流电路为12脉波整流电路或24脉波整流电路，即所述整流电路包括2个或4个整流单元，每个整流单元是一个六脉波整流电路。
4.根据权利要求3所述的一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，所述整流单元中的单个二极管的最大通流按照1.3倍负载电流Imax选取，最大耐压按照所述移相变压器的绕组二次侧电压的3倍选取。
5.根据权利要求3所述的一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，当采用24脉波整流电路时，应用大写字母A、A1、B、B1和C、C1表示连接绕组一次侧的接线方式，A，B，C取自公用电网的三相交流电，则连接绕组一次侧的拓扑连接关系为：
AB，BC，CA，AA1，BB1和CC1之间均连接有绕组，其上电压关系为U AB=U BC=U CA,U AA1=U BB1=U CC1；
连接绕组二次侧的接线方式是Y接法或者△接法。
6.根据权利要求5所述的一种功率转换器阀组对冲试验平台，其特征在于，根据连接绕组一次侧以A-B-C的相序供电或者B-C-A的相序供电，连接绕组二次侧是Y接法或者△接法，每个试验电源内共有4种移相变压器接线方式分别为4个整流单元供电。
7.一种用于功率转换器阀组对冲试验测试方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1、根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组对冲试验平台的试验电源的接入方式；
步骤S2、应用静止功率转换器阀组对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验；
所述静止功率转换器阀组对冲试验平台包括：试验电源、可控开关、直流母线、测量电路、保护电路、阀组单元和控制电路；
所述试验电源通过所述可控开关和直流母线与所述测量电路和保护电路连接，所述保护电路通过直流母线与所述阀组单元连接，所述阀组单元与所述控制电路连接；
所述试验电源包括：试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4；所述可控开关包括：开关S11、开关S12、开关S21、开关S22、开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和开关S22；
所述开关S11的一端与所述试验电源P1连接，所述开关S11的另一端接公共端，所述试验电源P1与所述测量电路连接，所述试验电源P1与试验电源P2通过所述开关S12连接，所述试验电源P2与所述测量电路通过所述开关S21连接，所述开关S22的一端与所述试验电源P2连接，所述开关S22的另一端接公共端，所述试验电源P2与试验电源P3通过所述开关S23连接，所述试验电源P3与所述测量电路通过所述开关S31连接，所述开关S32的一端与所述试验电源P3连接，所述开关S32的另一端接公共端，所述试验电源P3与试验电源P4通过所述开关S33连接，所述试验电源P4与所述测量电路通过所述开关S41连接，所述开关S42的一端与所述试验电源P4连接，所述开关S42的另一端接公共端。
8.根据权利要求7所述的一种用于功率转换器阀组对冲试验测试方法，其特征在于，所述根据阀组测试需求，设计静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的试验电源的接入方式的方法包括：
所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4的输出电压均为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S12、开关S23和开关S33断开，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S41、开关S22、开关S32和开关S42闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc1时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4中预选试验电源参与供电，预选试验电源为试验电源P1和P2并联供电，所述可控开关的工作状态为，所述开关S23、开关S31、开关S32、开关S33、开关S41和S42断开，所述开关S11、开关S12、开关S21和开关S22闭合，直流母线电压等级为V dc；
当试验阀组电压等级为V dc2时，所述试验电源P1与试验电源P2串联运行，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行后，再整体与所述试验电源P1与试验电源P2并联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21和开关S23断开，所述开关S12和开关S22闭合；所述开关S32和开关S41断开，所述开关S31和开关S33闭合，此时，所述试验电源P3与试验电源P4串联运行，直流母线电压为所述试验电源P1与试验电源P2电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc3时，所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3串联运行，所述试验电源P4处于备用状态，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S21、开关S31、开关S22和开关S33断开，开关S12、开关S23和开关S32闭合；开关S41和开关S42断开；直流母线电压等级为所述试验电源P1、试验电源P2和试验电源P3电压之和；
当试验阀组电压等级为V dc4时，所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4串联运行，所述可控开关的工作状态为，所述开关S11、开关S22、开关S32、开关S21、开关S31和开关S41断开，所述开关S12、开关S23、开关S33和开关S42闭合，直流母线电压为所述试验电源P1、试验电源P2、试验电源P3和试验电源P4电压之和。
9.根据权利要求7所述的一种用于功率转换器阀组对冲试验测试方法，其特征在于，所述应用静止功率转换器阀组级功率对冲试验平台的控制电路，设计阀组控制方式，进行功率对冲实验的方法包括：
所述控制电路由阀组Pn_1控制单元以及阀组Pn_2控制单元组成，所述阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元的内部是由三角波作为载波，正弦波作为调制波调制出控制信号gn_1和gn_2，采用的调制方式为双极性调制；
当试验中仅要求无功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的相角一致，通过改变两个调制波的幅值产生差，以进行无功功率对冲实验；
当试验中仅要求有功功率对冲时，保持阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值一致，通过改变调制波的相角产生相角差，以进行有功功率对冲实验；
当试验中要求有功和无功功率对冲时，调整阀组Pn_1控制单元和阀组Pn_2控制单元中的调制波的幅值和相角，产生幅值差和相角差，以进行有功和无功功率对冲实验。
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