一种高压大功率变流器试验方法和试验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种高压大功率变流器试验方法和试验系统，该试验系统包括直流源和待测变流器，待测变流器包括机侧变流器和网侧变流器，机侧变流器和网侧变流器的直流侧通过直流母线连接，直流源输出连接直流母线，机侧变流器和网侧变流器的交流侧通过滤波回路连接。直流源向直流母线提供损耗能量，其中一个变流器以稳压模式运行，另一个变流器为有功电流模式运行。该试验系统所需设备很少，极大的降低了试验系统的投入成本和搭建成本，而且，由于无需设置隔离变压器等大型设备，所以，该试验系统占据很小的试验场地，保证了试验的顺利进行，给高压大功率变流器的出厂试验带来便利，同时满足了可靠性要求。

Test method and test system for high voltage and high power converter

The invention relates to a high voltage high power converter, test method and test system, the test system includes a DC source to be measured and tested including converter converter, machine side converter and grid side converter, the DC machine side converter and grid side converter connected by DC, DC source output connected to the DC bus, the AC side of the machine side converter and grid side converter are connected through the filter circuit. The DC source provides the loss energy to the DC bus, one of which is operated in a constant voltage mode, and the other is active current mode. The test system is needed very little equipment, greatly reduces the test system costs and cost structures, and, since there is no need to set the isolation transformer and other large equipment, so that the test system occupies a very small test site, to ensure the smooth progress of the pilot, bring convenience to the test of high voltage and high power converter, at the same time to meet the requirement of reliability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压大功率变流器试验方法和试验系统，属于变流器出厂试验

技术介绍
高压大功率变流器单机容量通常在5MW以上，电压等级一般分为3.3kV、6.6kV、10kV。高压大功率变流器试验系统复杂，造价高，如何进行高压大功率变流器的型式试验和出厂试验，成为变流器研究的技术难点。依据行业标准NBT 31042-2012推荐的试验系统，如图1所示，其中，1为变流器电网侧，2为变流器电机侧，3为机组输出端。该试验系统由并网控制柜、永磁同步发电机、转矩测量仪、速度传感器、拖动电机、控制系统和被测变流器、辅助上位机等组成。该系统的缺点为系统组成复杂，造价高，需要的试验场地大。该系统的优点为，可以由拖动电机来模拟风力机械特性，被测变流器与风场实际工作接近，该试验方法一般为型式试验采用。目前，我们使用的变流器出厂试验的一般试验系统如图2所示，该试验系统可以检测被测变流器的绝缘性能试验、负载控制功能、功率因数控制、并网切入电流、保护功能、电磁兼容、过载能力以及温升等试验，满足行标规定的试验项目要求。但是，该试验系统的缺点为不能验证电机控制算法，需要与变流器额定功率相当的隔离变压器，所需设备较多，而且体积较大，不但增大了投入成本和搭建成本，而且，还占据较大的试验场地，不利于试验的顺利进行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压大功率变流器试验系统，用以解决现有的试验方式占据较大的试验场地的问题。本专利技术同时提供一种高压大功率变流器试验方法。为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种高压大功率变流器试验方法，待测变流器包括网侧变流器和机侧变流器，将网侧变流器的直流侧和机侧变流器的直流侧通过直流母线连接，网侧变流器的交流侧与机侧变流器的交流侧通过滤波回路连接，所述直流母线连接直流源；直流源用于向直流母线提供损耗能量，网侧变流器和机侧变流器中，其中一个变流器以稳压模式运行，另一个变流器以有功电流模式运行，对待测变流器进行相应的试验。对待测变流器进行试验的项目包括功率加载试验、温升试验、绝缘性能试验、负载控制功能试验、功率因数控制试验、保护功能试验、电磁兼容试验和过载能力试验中的至少一种。所述直流源包括整流器，所述整流器的直流侧输出连接所述直流母线，所述整流器的交流侧用于连接交流电网。所述整流器为三相不可控整流器。所述滤波回路上串设有电抗器。一种高压大功率变流器试验系统，包括直流源和待测变流器，待测变流器包括网侧变流器和机侧变流器，网侧变流器的直流侧和机侧变流器的直流侧通过直流母线连接，网侧变流器的交流侧与机侧变流器的交流侧通过滤波回路连接，所述直流源输出连接所述直流母线。所述直流源包括整流器，所述整流器的直流侧输出连接所述直流母线，所述整流器的交流侧用于连接交流电网。所述整流器为三相不可控整流器。所述滤波回路上串设有电抗器。该试验系统除被测变流器外，只需要一个直流源，不需要同功率的隔离变压器，所以，所需设备很少，极大的降低了试验系统的投入成本和搭建成本，而且，由于无需设置隔离变压器等大型设备，所以，该试验系统占据很小的试验场地，保证了试验的顺利进行，给高压大功率变流器的出厂试验带来便利，同时满足了可靠性要求。而且该试验系统特别适合大功率变压器的验证试验，且被测变流器不受限于输出电压等级，而且被测变流器拓扑结构不受限制，可以采用两电平，NPC三电平、NPP三电平或者MMC拓扑。而且，对被测变流器中的两个变流器分别进行稳压控制和有功电流控制，，在上述两个控制模式的基础上，能够满足高压大功率变流器的出厂试验，比如功率加载试验、温升试验、绝缘性能试验、负载控制功能、功率因数控制、保护功能、电磁兼容等试验项目。附图说明图1是行业标准NBT 31042-2012推荐的试验电路示意图；图2是目前使用的变流器出厂试验电路示意图；图3是本专利技术提供的变流器试验系统电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供的试验系统适用于对高压大功率变流器进行出厂试验，但是，还能够对其他种类的变流器进行试验。该试验系统主要包括两部分，分别为直流源和待测变流器，直流源能够通过所需的直流电。待测变流器包括两部分，分别为：第一变流器和第二变流器，其中，第一变流器为网侧变流器，第二变流器为机侧变流器，如图3所示，机侧变流器的直流侧和网侧变流器的直流侧通过直流母线连接，直流源输出连接该直流母线，机侧变流器的交流侧和网侧变流器的交流侧通过滤波回路连接，滤波回路上串接有外接电抗器。即机侧变流器的交流侧输出连接到外接电抗器一端，外接电抗器的另一端连接到网侧变流器的交流侧。在本实施例中，给出一个直流源的具体实施方式，该直流源包括变压器和整流器，交流电网连接该变压器的一端，该变压器的另一端输出连接整流器的交流侧，该整流器为三相不可控整流器。采用三相不可控整流器，其中的组分部分全是二极管，使用二极管分离元件搭建，不需要相应控制系统，简化了系统组成，提高了系统的可靠性。而且，三相不可控整流器的每相二极管采用压接式封装结构，采用顶压连接方式，每只二极管散热均压，运行可靠。而且，本实施例中，给出一种具体的三相不可控整流器，该整流器输出的直流电压为5000V，每个二极管的额定电压为4500V，额定电流为1200A，每相二极管桥臂的上管和下管由2只二极管串联组成。为保证二极管的动静态均压特性，每只二极管并联一只静态均压电阻和一组RC动态均压回路。三相不可控整流器的直流侧输出的“+”极直接通过电缆连接到被测变流器的直流母线的“+”极，三相不可控整流器的“-”极直接通过电缆连接到被测变流器的直流母线的“-”极。在控制时，功率在这两个变流器形成的环路中流动，在流动中会有一定的损耗，而三相不可控整流器输出的直流电能够向直流母线补充因损耗而丧失的能量。并且，网侧变流器的控制模式是稳压模式，机侧变流器的控制模式是有功电流模式。通过上述两个变流器的控制模式，可以完成高压大功率变流器的出厂试验要求，满足功率加载试验和温升试验要求，而且还可以检测高压大功率变流器的绝缘性能试验、负载控制功能、功率因数控制、并网切入电流、保护功能、电磁兼容、过载能力等试验。而且，具体试验的项目以及个数可以根据实际需要来进行。比如：在进行功率加载试验时，网侧变流器稳压运行，控制直流母线电压稳定，而机侧变流器增大有功电流，使得系统有功功率上升，在功率上升过程中，实时检测变流器的功率变化，实现功率加载试验。在进行温升试验时，网侧变流器稳压运行，机侧变流器也以一个稳定的电流运行，运行一段时间，在该时间段内，观测变流器的温度变化，实现温升的试验。对于其他的试验，比如绝缘性能试验、负载控制功能、功率因数控制、并网切入电流、保护功能、电磁兼容等，均是建立在网侧变流器的控制模式是稳压模式，机侧变流器的控制模式是有功电流模式的基础上的，在此不再一一说明。该试验系统特别适合大功率变压器的验证试验，且被测变流器不受限于输出电压等级，如被测变流器的输出电压等级可以为3.3kV、6kV和10kV；当被测变流器需要由3.3kV更改为6.6kV或者10kV时，只需要提高三相不可控整流器中的二极管的串联个数即可；被测变流器拓扑型式也不受限制，可以采用两电平、NPC三电平、NPP三电平或者MMC型式。上述实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大功率变流器试验方法，其特征在于，待测变流器包括网侧变流器和机侧变流器，将网侧变流器的直流侧和机侧变流器的直流侧通过直流母线连接，网侧变流器的交流侧与机侧变流器的交流侧通过滤波回路连接，所述直流母线连接直流源；直流源用于向直流母线提供损耗能量，网侧变流器和机侧变流器中，其中一个变流器以稳压模式运行，另一个变流器以有功电流模式运行，对待测变流器进行相应的试验。

【技术特征摘要】
1.一种高压大功率变流器试验方法，其特征在于，待测变流器包括网侧变流器和机侧变流器，将网侧变流器的直流侧和机侧变流器的直流侧通过直流母线连接，网侧变流器的交流侧与机侧变流器的交流侧通过滤波回路连接，所述直流母线连接直流源；直流源用于向直流母线提供损耗能量，网侧变流器和机侧变流器中，其中一个变流器以稳压模式运行，另一个变流器以有功电流模式运行，对待测变流器进行相应的试验。2.根据权利要求1所述的高压大功率变流器试验方法，其特征在于，对待测变流器进行试验的项目包括功率加载试验、温升试验、绝缘性能试验、负载控制功能试验、功率因数控制试验、保护功能试验、电磁兼容试验和过载能力试验中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高压大功率变流器试验方法，其特征在于，所述直流源包括整流器，所述整流器的直流侧输出连接所述直流母线，所述整流器的交流侧用于连接交流电网。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：马仪成，孙健，刘刚，翟超，徐明明，王青龙，王少波，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41