CN215297543U - 一种级联型mmc柔直换流阀功率子模块试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，包括被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块、第三陪试功率子模块、负载电抗器；被试功率子模块的直流DC+端与第一陪试功率子模块的直流DC+端相连接，为装置的总正；被试功率子模块的直流DC‑端与第二陪试功率子模块的交流AC端相连接；第一陪试功率子模块的直流DC‑端与第三陪试功率子模块的交流AC端相连接；第二陪试功率子模块的直流DC‑端与第三陪试功率子模块的直流DC‑端相连接，为装置的总负；负载电抗器连接在被试功率子模块的直交流AC端与第一陪试功率子模块的交流AC端之间。通过增加模块的级联数量使被试模块的母线电压产生二倍频、三倍频谐波成分，能够完全模拟实际的工况。
Description
技术领域
本实用新型涉及MMC柔直换流阀技术领域，特别涉及一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置。
背景技术
在柔性直流输电系统中，功率模块是该系统中运行的最小子单元，确保柔直系统中的功率子模块的可靠运行是保障柔直换流阀运行可靠性的基础。而随着对功率模块的要求越来越高，各个厂家对功率模块的研发和测试投入也越来越大，在功率模块的测试试验方案也越来越多，在部分常规试验的要求下，越来越多的关注功率模块的可靠性，例如功率模块长时间运行过程中，内部器件的老化特性。由于功率模块内部包含的器件众多，包括IGBT、IGBT冷板、IGBT驱动板和电容等，这些器件之间相互影响，单一针对某个器件进行老化研究，耗费大量人力物力的同时，该器件不受相关配套器件的耦合影响，并不具备代表性。为解决该问题，需要搭建一种MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，通过该装置在功率模块运行过程中，实时监测相关子器件的数据，通过分析数据之间的耦合性，进而来分析功率模块内部子器件的相互影响因素，进而达到对功率模块的可靠性充分研究的目的。
现有技术中已经有MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，例如公开号为CN106872834A的中国专利：柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置及试验方法，然而这种基本型的换流阀功率子模块试验装置，被试模块的母线电压只存在直流量，不存在谐波量，与实际工况不完全相符，不能够完全的模拟实际的工况。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本实用新型提供一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，设计了一种多个子模块级联型的试验电路结构，通过增加模块的级联数量可以使被试模块的母线电压产生二倍频、三倍频等谐波成分，与实际工况相符，能够完全的模拟实际的工况。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，所述的装置包括被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块、第三陪试功率子模块、负载电抗器；其电路连接关系为：
被试功率子模块的直流DC+端与第一陪试功率子模块的直流DC+端相连接，为装置的总正；被试功率子模块的直流DC-端与第二陪试功率子模块的交流AC端相连接；第一陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的交流AC端相连接；第二陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的直流DC-端相连接，为装置的总负；
负载电抗器连接在被试功率子模块的交流AC端与第一陪试功率子模块的交流AC端之间。
进一步地，所述的被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块和第三陪试功率子模块的电路结构相同，均包括串联的上IGBT、下IGBT和并联在上IGBT和下IGBT串联电路两端的电容；电容的正端为功率子模块的直流DC+端，电容的负端为功率子模块的直流DC-端，上IGBT和下IGBT串联的中间点为功率子模块的交流AC端。
进一步地，还包括补能电源，补能电源的正极与装置的总正相连，补能电源的负极与装置的总负相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，设计了一种多个子模块级联型的试验电路结构，通过增加模块的级联数量可以使被试模块的母线电压产生二倍频、三倍频等谐波成分，与实际工况相符，能够完全的模拟实际的工况。
附图说明
图1为本实用新型的级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置电路连接结构图；
图2为本实用新型的补能电源的电路结构图；
图3为现有技术的换流阀功率子模块试验装置的被试模块的母线电压曲线图；
图4为本实用新型的换流阀功率子模块试验装置的被试模块的母线电压曲线图；
图5为本实用新型的被试模块的母线电压傅里叶分析图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，所述的装置包括被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块、第三陪试功率子模块、负载电抗器L；其电路连接关系为：
被试功率子模块的直流DC+端与第一陪试功率子模块的直流DC+端相连接，为装置的总正；被试功率子模块的直流DC-端与第二陪试功率子模块的交流AC端相连接；第一陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的交流AC端相连接；第二陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的直流DC-端相连接，为装置的总负；
负载电抗器L连接在被试功率子模块的交流AC端与第一陪试功率子模块的交流AC端之间。
所述的被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块和第三陪试功率子模块的电路结构相同，均包括串联的上IGBT(IGBT11、IGBT21、IGBT31、IGBT41)、下IGBT(IGBT12、IGBT22、IGBT32、IGBT42)和并联在上IGBT和下IGBT串联电路两端的电容(C1、C2、C3、C4)；电容的正端为功率子模块的直流DC+端，电容的负端为功率子模块的直流DC-端，上IGBT和下IGBT串联的中间点为功率子模块的交流AC端。
如图2所示，还包括补能电源，补能电源包括三相调压器T1和三相整流桥ZL1，还包括放电单元(电阻R和开关K构成)，补能电源的正极+与装置的总正相连，补能电源的负极-与装置的总负相连。三相调压器T1用于调整补能电源的输出幅值并提供电气隔离，三相整流桥ZL1用于将交流电转变为直流，为测试平台的被试单元和陪试单元的电容器补能，所述放电单元在试验过程中从主回路切除，在试验结束后投入主回路，用来为被试单元和陪试单元的电容器放电。
本实用新型的试验装置的试验过程与现有技术的试验装置的试验过程相同，由主控系统向IGBT器件(IGBT11、IGBT21、IGBT31、IGBT41、IGBT12、IGBT22、IGBT32、IGBT42)发出经过脉宽调制后的触发控制命令，为负载电抗器L、被试单元及陪试单元提供相应的试验电流，公开的文件详述了试验过程，这里不再详述，本实用新型虽然增加了两个陪试单元，但3个陪试单元的调试过程同步，也均与现有技术的陪试单元的调试过程相同。
本实用新型设计了一种多个子模块级联型的试验电路结构，通过增加模块的级联数量可以使被试模块的母线电压产生二倍频、三倍频等谐波成分，与实际工况相符，能够完全的模拟实际的工况。见图3-4，图3为现有技术的换流阀功率子模块试验装置的被试模块的母线电压曲线图，图4为本实用新型的换流阀功率子模块试验装置的被试模块的母线电压曲线图，图3中，电压为设定值2400V，保持不变，对其进行傅里叶分析可以发现，该电压只存在直流量，不存在谐波交流量，而图4中，可以发现被测母线电压的波形的直流成分为2400V，见图5，其进行傅里叶分析可以发现，包括谐波成分，包括二倍频、三倍频等。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (3)
1.一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，其特征在于，所述的装置包括被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块、第三陪试功率子模块、负载电抗器；其电路连接关系为：
被试功率子模块的直流DC+端与第一陪试功率子模块的直流DC+端相连接，为装置的总正；被试功率子模块的直流DC-端与第二陪试功率子模块的交流AC端相连接；第一陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的交流AC端相连接；第二陪试功率子模块的直流DC-端与第三陪试功率子模块的直流DC-端相连接，为装置的总负；
负载电抗器连接在被试功率子模块的交流AC端与第一陪试功率子模块的交流AC端之间。
2.根据权利要求1所述的一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，其特征在于，所述的被试功率子模块、第一陪试功率子模块、第二陪试功率子模块和第三陪试功率子模块的电路结构相同，均包括串联的上IGBT、下IGBT和并联在上IGBT和下IGBT串联电路两端的电容；电容的正端为功率子模块的直流DC+端，电容的负端为功率子模块的直流DC-端，上IGBT和下IGBT串联的中间点为功率子模块的交流AC端。
3.根据权利要求1所述的一种级联型MMC柔直换流阀功率子模块试验装置，其特征在于，还包括补能电源，补能电源的正极与装置的总正相连，补能电源的负极与装置的总负相连。
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| CN202121733287.0U CN215297543U (zh) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | 一种级联型mmc柔直换流阀功率子模块试验装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210389376A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-12-16 | Shanghai Jiao Tong University | Testing circuit, system and control method for multiple submodules of cascaded converter |
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2021
- 2021-07-28 CN CN202121733287.0U patent/CN215297543U/zh active Active
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| US11899067B2 (en) * | 2019-07-23 | 2024-02-13 | Shanghai Jiao Tong University | Testing circuit, system and control method for multiple submodules of cascaded converter |
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