CN205246713U - 一种新型高压mmc电力电子负载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型高压MMC电力电子负载装置，包括并网变压器，高压电机，模块化多电平换流装置、连接电抗、充电电阻、充电隔离开关和并网开关。本装置由6个MMC半桥并联而成，左边三个半桥中点各引出一个进线，分别接电源变压器的输入侧，右边三个半桥中点各引出一个出线，接三相高压电机。本实用新型解决了高压大容量同步发电机针对各种负载的老化测试问题，以及对高压异步电机做各种功能测试。新型高压MMC电力电子负载装置可以对发电机和电动机输入各种特定形式的电流，测试电机各相功能参数，同时将电能回馈到电网中。

Description

一种新型高压MMC电力电子负载装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于10kV及以下高压电动机或发电机的出厂试验、功能测试的能量回馈型电力电子负载。

背景技术

高压交流电动机和发电机，已广泛地应用于社会生产和生活的各领域。为保证可靠性，这些产品在出厂时一般都要进行长时间的各种测试，如老化测试、输出特性测试等，以检验其技术指标和电气性能。在测试中要求带各种不同特性的负载，包括阻性、感性和容性。传统的做法是利用电阻器、电感器和电容器这三类无源元件组合成特定功率和功率因数大小的负载，这种测试方式存在以下诸多缺点：

(1)负载大小的设定较复杂且不连续、不准确；

(2)使用耗能电阻作为负载，测试中的电能100％被消耗掉；

(3)电阻易老化，发热量大，存在火灾隐患；

(4)电源测试扩容困难，老化产能受限；

(5)控制操作复杂，需要经常巡视；

(6)没有测试记录，无法通过计算机监控；

(7)占地面积大，需要专门的通风设备。

(8)不能够设定电压幅值和频率。

发明内容

本实用新型提供一种新型高压MMC电力电子负载装置，其目的是利用MMC电力电子负载装置，解决高压发电机和电动机各种功能测试和故障现象重现，并且将能量回馈到电网中去，达到绿色节能的效果，大大提高了高压发电机和电动机各种功能测试和故障现象重现的效率，减小开发测试成本。

本实用新型采用如下方案实现：

新型高压MMC电力电子负载装置以具有公共直流母线的两级电压型PWM整流器(VSR-VoltageSourceRectifier)为核心构成。后级PWM整流器经电感接被试高压发电金或者电动机，构成负载特性模拟部分。前级PWM整流器经电感、隔离开关接电网，构成能量回馈部分。

通过直接控制交流侧电感电流，前后电压型PWM整流器(VSR)可以实现四象限运行，能量可以双向流动。负载特性模拟部分工作在DC/AC的状态，采用单一的电流瞬时值控制方式，通过控制电感电流的幅值，波形以及它和输入电压之间的相位，可以改变电子负载输入端口等效阻抗，实现模拟不同大小、不同性质的负载。能量回馈部分工作在AC/DC状态，采用电压电流双闭环来控制输出网侧电流的大小、波形及直流侧母线电压，工作在并网逆变状态，以单位功率因数将被测试电源发出的电能回馈电网。

本实用新型的有益技术效果是：使用新型MMC高压电力电子负载对高压发电机和电动机进行功能测试和现场故障电流定位，具有以下优点：

(1)可以灵活准确的配置各种阻抗大小的负载；

(2)使用计算机监控整个测试过程，自动化水平大大提高；

(3)可以将测试中的电能回馈电网，节能，回收效率可到80％以上；

(4)不存在大功率耗能电阻，无高发热部件，无明火，无火灾隐患；

(5)装置体积小，可大大节约安装空间。

(6)可以真实模拟现场各种特殊波形，增强现场现场故障定位效率。

附图说明

图1是本实用新型新型MMC高压电力电子负载结构示意图；

图中：1、变压器；2、高压电机；3、IGBT半桥模块；4、直流电容模块；5、电平换流装置；6、连接电抗；7、并网开关；8、充电隔离开关；9、充电电阻

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型做进步说明。

该装置包括模块化多电平换流装置(5)、连接电抗(6)、充电电阻(9)、充电隔离开关(8)和并网开关(7)。所述若干模块化多电平换流装置(5)和连接电抗(6)串联组成上半桥，下半桥结构与上半桥，串联组成一个半桥。左边三个半桥组成一个高压MMC型PWM整流器。右边三个半桥组成一个高压MMC型PWM整流器。两个PWM整流器背靠背并联，形成一个能量回馈的PWM整流逆变器。同时左边PWM整流器通过并网缓冲电路连接电网，右边PWM整流电路通过并网缓冲电路连接高压电机。缓冲充电电阻(9)和充电隔离开关(8)串联，再与并网隔离开关(7)并联，一端连接PWM整流器半桥的中点，另外一端连接变压器或者高压电机。基于模块化多电平的纠偏装置，运用MMC(ModularMultilevelConverter)模块化多电平变流技术，采用三相半桥拓扑结构，上线桥臂上各有两个变流子模块。

工作时，高压MMC电力电子负载的后级PWM整流器接入被测试高压电机，后级负载特性模拟部分工作在DC-AC状态，通过精确控制输出电压电流的幅值、相位、频率或者波形，从而使其对被测试电机呈现不同的阻抗特性。前级PWM整流器为工作在AC-DC的并网逆变器，将被测试电源发出的能量回馈到电网中，或者对电机输入能量，使得后级PWM整流器能够对电机产生特殊波形的电流电压。应用这种AC-DC-AC结构的能量回馈型交流电子负载，测试过程中损耗仅仅是两级变换器自身的损耗，可以大大减少电能的浪费。

通过外部操作面板或者上位机，用户可设置MMC电力电子负载的工作模式：定电流模式，定电压模式，定频率模式，以及过流，过压、短路等动态实验模式。

本专利的新型MMC电力电子负载能够适用于10kV及以下发电机和电动机各项功能测试和故障定位。

Claims (2)

1.一种新型高压MMC电力电子负载装置，其特征在于，该装置包括模块化多电平换流装置（5）、连接电抗（6）、充电电阻（9）、充电隔离开关（8）和并网开关（7）,所述模块化多电平换流装置（5）和连接电抗（6）串联组成上半桥，下半桥结构与上半桥，串联组成一个半桥,左边三个半桥组成一个高压MMC型PWM整流器,右边三个半桥组成一个高压MMC型PWM整流器,两个PWM整流器背靠背并联，形成一个能量回馈的PWM整流逆变器,同时左边PWM整流器通过并网缓冲电路连接电网，右边PWM整流电路通过并网缓冲电路连接高压电机,缓冲充电电阻（9）和充电隔离开关（8）串联，再与并网开关（7）并联，一端连接PWM整流器半桥的中点，另外一端连接变压器或者高压电机。

2.根据权利要求1所述的一种新型高压MMC电力电子负载装置，其特征在于,所述模块化多电平换流装置（5）包括IGBT半桥模块（3）和大容量直流电容器（4）以及相应驱动电路模块,IGBT半桥模块（3）和大容量直流电容器（4）通过铜排并联连接，IGBT半桥模块（3）中点和负极各抽出一根铜排接线，各模块化多电平换流装置（5）之间首尾级联，上半桥上端通过铜排短接形成PWM整流逆变器的正极，另外一端连接并网电抗器，下半桥下端通过铜排短接形成PWM整流逆变器的负极，另外一端连接并网电抗器。