CN210514474U - 一种多功能mmc低电压小电流模拟样机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，包括全桥MMC换流器的正向阀组、全桥MMC换流器的负向阀组和调压器，调压器连接到电源和启动电阻，启动电阻通过两进线电抗器分别连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端连接到直流母线，调压器输出线路上安装有电压互感器和电流互感器、刀闸K1，启动电阻并联有刀闸KMs，两进线电抗器前分别串接有电流互感器CTp与刀闸K2和电流互感器CTn与刀闸K3，两个全桥MMC换流器的输出端分别串接有刀闸K4、电压互感器PTdc+与电流互感器CTdc+和刀闸K5、电压互感器与电流互感器。本实用新型实现单/两台MMC阀组的控制和多电压等级的MMC试验。
Description
技术领域
本实用新型属于MMC低电压小电流样机技术领域，具体涉及一种多功能MMC低电压小电流模拟样机。
背景技术
模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)技术在柔性直流输电领域的成功应用引起国内外学者的极大反响。换流阀作为变换器的核心部件对系统安全运行有重大影响。
目前，行业内缺少满足阀组试验需要的低电压小电流样机，基于IGBT的MMC全桥变换器具有高压大功率的特点，而这也导致MMC试验成本昂贵、占地面积大、消耗大量电能、绝缘等问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，以解决现有技术中存在的问题。
本实用新型采取的技术方案为：一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，包括全桥MMC换流器的正向阀组、全桥MMC换流器的负向阀组和调压器，调压器输入端连接到电源，输出端连接有启动电阻，启动电阻连接有两进线电抗器，两进线电抗器分别连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输入端，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端连接到直流母线，调压器输出线路上安装有电压互感器PTs和电流互感器CTs，启动电阻并联有刀闸KMs，启动电阻前串接有刀闸K1,两进线电抗器前分别串接有电流互感器CTp与刀闸K2和电流互感器CTn与刀闸K3，全桥MMC换流器的正向阀组的输出端串接有刀闸K4、电压互感器PTdc+和电流互感器CTdc+，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端串接有刀闸K5、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-。
直流母线串接有模拟负荷，模拟负荷包括直流电抗器和直流电阻器。
全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的控制端连接到控制器，控制器的信号接收端与电压互感器PTs、电流互感器CTs、电流互感器CTp、电流互感器CTn、电压互感器PTdc+、电流互感器CTdc+、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-，控制器的控制端连接刀闸K1、刀闸K2、刀闸K3、刀闸K4和刀闸K5。
控制器通过光纤模块连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型多功能MMC低电压小电流样机能够开展基于全桥MMC换流器的能量回馈型直流融冰装置试验，利用样机模拟全功率系统的各种工况，实现MMC全桥变换装置的控制与保护功能。在低电压小电流样机研制的同时，通用性与可扩展性更好，该样机不仅能实现单/两台MMC阀组的控制,而且能够承担多电压等级的MMC试验，从而提高试验装置的复用性，快速搭建试验平台，缩短开发周期，有效解决现有技术存在的问题：1)大功率试验成本昂贵、设备安全问题,以及占地面积的问题；2)装置试验时电网的耗能的问题；3)设备的使用率低的问题。
附图说明
图1是本实用新型的整体电路结构示意图；
图2是本实用新型中整流运行时的电路结构示意图；
图3是本实用新型中APF或者SVG运行时的电路结构示意图；
图4是本实用新型中DC/AC运行时的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
实施例1：如图1-4所示，一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，包括全桥MMC换流器的正向阀组、全桥MMC换流器的负向阀组和调压器，调压器输入端连接到电源，输出端连接有启动电阻(作用：抑制阀组投入瞬间的冲击电流)，启动电阻连接有两进线电抗器，两进线电抗器分别连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输入端(交流侧)，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端(直流侧)连接到直流母线，调压器输出线路上安装有电压互感器PTs和电流互感器CTs，启动电阻并联有刀闸KMs，启动电阻前串接有刀闸K1,两进线电抗器前分别串接有电流互感器CTp与刀闸K2和电流互感器CTn与刀闸K3，全桥MMC换流器的正向阀组的输出端串接有刀闸K4、电压互感器PTdc+和电流互感器CTdc+，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端串接有刀闸K5、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-。
全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组均采用星形连接，每个全桥子模块通过级联方式连在一起，且每个全桥子模块的参数完全一致；全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的交流侧连接到交流电源母线上；全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的直流侧通过刀闸K4和刀闸K5连接到直流母线上；全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组通过光纤隔离与控制系统通讯，采用光电触发的方式。
PTs和CTs分别调压器输出侧的电压与电流，CTp和CTn测量阀组交流侧的电流，PTdc+PTdc-测量阀组直流侧的电压，CTdc+CTdc-测量阀组直流侧电流。
直流母线串接有模拟负荷，模拟负荷包括直流电抗器和直流电阻器。
全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的控制端连接到控制器，控制器的信号接收端与电压互感器PTs、电流互感器CTs、电流互感器CTp、电流互感器CTn、电压互感器PTdc+、电流互感器CTdc+、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-，控制器的控制端连接刀闸K1、刀闸K2、刀闸K3、刀闸K4和刀闸K5。
控制器通过光纤模块(光电隔离模块)连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组。
通过电路的刀闸切换，全桥MMC换流器能够工作在整流、逆变、有源滤波、无功补偿等模式。通过控制系统的功能模块的切换，控制全桥MMC换流器工作在整流状态且输出额定直流电压和额定直流，控制全桥MMC换流器工作在逆变状态将直流功率逆变后馈入交流母线。通过对电路中的刀闸进行切换，构成APF和SVG主电路；通过控制系统的功能模块的切换使全桥MMC换流器工作在APF和SVG工作状态，以治理交流系统的电能质量。
实施例2：一种多功能MMC低电压小电流模拟样机的试验方法，该方法包括整流模拟试验方法、单台单向阀组运行模拟试验方法、逆变模拟试验方法、两台单向阀组运行模拟试验方法和启动控制模拟试验方法。
整流模拟试验方法为：合上刀闸K1、刀闸KMs、刀闸K2、刀闸K4和刀闸K5，如图2所示，全桥MMC换流器工作在整流状态向直流母线提供直流电流，直流母线连接有模拟负荷，模拟负荷包括直流电阻器和直流电抗器；全桥MMC换流器还同时工作在有源滤波和无功补偿状态，滤除交流母线上的谐波并补偿无功功率，进线电抗器用来滤波以及调节无功。
单台单向阀组运行模拟试验方法为：合上刀闸K1、刀闸KMs和刀闸K2，打开刀闸K3、刀闸K4和刀闸K5，或合上刀闸K1、刀闸KMs和刀闸K3，打开刀闸K2、刀闸K4和刀闸K5，如图3所示，全桥MMC换流器的正向阀组或者全桥MMC换流器的负向阀组投入运行，全桥MMC换流器的正向阀组或者负向阀组工作在有源滤波和无功补偿状态，此时能够验证单台运行时装置抑制谐波和补偿无功的效果及保护功能测试；此外单台运行时，另外一台可进行检修也可作为热备用，这样提高系统冗余性。进线电抗器用来调节无功。
两台单向阀组运行模拟试验方法为：合上刀闸K1、刀闸KMs、刀闸K2和刀闸K3，打开、刀闸K4和刀闸K5，如图3所示，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组同时投运，两个全桥MMC换流器工作在有源滤波和无功补偿状态，此时能够测试两阀组并联运行的各种实际工况。进线电抗器用来调节无功。
逆变模拟试验方法为：合上刀闸K1、刀闸KMs、刀闸K2、刀闸K4和刀闸K5，如图4所示，此时直流母线连接直流电源，全桥MMC换流阀组仅工作在逆变状态，直流侧功率经全桥MMC逆变后回馈给交流侧电网。进线电抗器用来滤波以及调节无功。
启动控制模拟试验方法为：同一启动电路同时作为全桥MMC换流阀组工作在整流、逆变、APF、SVG状态时的启动电路进行预充电控制。
针对全桥MMC变换电路的特点，提出了基于IGBT的多功能MMC试验装置的低电压小电流样机，该样机可以方便实现:整流、逆变、SVG、APF等功能。同时由于装置可以进行多电压等级的试验，从而提高了设备利用率，缩短开发周期。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，其特征在于：包括全桥MMC换流器的正向阀组、全桥MMC换流器的负向阀组和调压器，调压器输入端连接到电源，输出端连接有启动电阻，启动电阻连接有两进线电抗器，两进线电抗器分别连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输入端，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端连接到直流母线，调压器输出线路上安装有电压互感器PTs和电流互感器CTs，启动电阻并联有刀闸KMs，启动电阻前串接有刀闸K1,两进线电抗器前分别串接有电流互感器CTp与刀闸K2和电流互感器CTn与刀闸K3，全桥MMC换流器的正向阀组的输出端串接有刀闸K4、电压互感器PTdc+和电流互感器CTdc+，全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的输出端串接有刀闸K5、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-。
2.根据权利要求1所述的一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，其特征在于：直流母线串接有模拟负荷，模拟负荷包括直流电抗器和直流电阻器。
3.根据权利要求1所述的一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，其特征在于：全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组的控制端连接到控制器，控制器的信号接收端与电压互感器PTs、电流互感器CTs、电流互感器CTp、电流互感器CTn、电压互感器PTdc+、电流互感器CTdc+、电压互感器PTdc-和电流互感器CTdc-，控制器的控制端连接刀闸K1、刀闸K2、刀闸K3、刀闸K4和刀闸K5。
4.根据权利要求3所述的一种多功能MMC低电压小电流模拟样机，其特征在于：控制器通过光纤模块连接到全桥MMC换流器的正向阀组和全桥MMC换流器的负向阀组。
Priority Applications (1)
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| CN110161345A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-23 | 贵州电网有限责任公司 | 一种多功能mmc低电压小电流模拟样机和模拟方法 |
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| CN110161345B (zh) * | 2019-06-20 | 2024-05-07 | 贵州电网有限责任公司 | 一种多功能mmc低电压小电流模拟样机和模拟方法 |
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