一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置和方法，装置包括负载电抗器、试品阀、辅助阀、水冷装置、直流电源、控制装置以及保护装置，电抗器的电流交流分量和电流直流分量能够单独控制，且稳态试验电路结构简单。本发明专利技术提供的稳态试验方法通过在充电阶段和试验阶段对辅助阀和试品阀进行解锁或闭锁控制，并在不同阶段对辅助阀和试品阀中的支撑电容进行充电，实现模块化多电平换流阀的稳态试验；本发明专利技术只通过直流电源设有的N个输出接口为辅助阀中的支撑电容充电和补能，而不需要单独设置另外的直流电源的为试品阀中的支撑电容充电，使得整个试验电路成本较低，且本发明专利技术能够完全再现模块化多电平换流阀实际运行工况。

A steady state test device and method for modular multilevel converter valve

The present invention provides a steady state test device and method for a modular multilevel converter valve. The device includes a load reactor, a test valve, an auxiliary valve, a water cooling device, a DC power supply, a control device, and a protective device. The current AC component and current and current component of the reactor can be controlled alone, and the steady-state test circuit junction is made. It is simple. The steady-state test method provided by the invention is to unlock or lock up the auxiliary valve and test valve in the charging stage and test stage, and charge the supporting capacitor in the auxiliary valve and the test valve at different stages to realize the steady state test of the modular multilevel flow valve; the invention only passes through the N transmission by the DC power supply. The outgoing interface is the support capacitor charging and supplementing in the auxiliary valve, and the support capacitor in the test valve is not required to be charged separately by the separate DC power supply, which makes the entire test circuit low cost, and the invention can completely reappear the actual operating conditions of the modular multilevel converter valve.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置和方法
本专利技术涉及
技术介绍
柔性直流输电相比于交流输电和传统直流输电，在运行性能上具有独特的优势。随着模块化多电平柔性直流输电换流阀技术的不断发展，柔性直流输电工程、柔性直流输电网络建设的脚步也不断加快。作为模块化多电平柔性直流输电的核心设备之一，柔性直流输电换流阀的性能决定着柔性直流输电系统的运行可靠性和稳定性，因此，保证模块化多电平柔性直流输电换流阀(即模块化多电平换流阀)的可靠性成为保证柔性直流输电系统可靠性的必要措施之一。模块化多电平换流阀的最小功能单元是子模块，因此，柔性直流输电系统的安全稳定运行，等效为每个子模块单元均能承受柔性直流输电系统实际工况下的电气应力，并可以在此电气应力下稳定可靠运行。因此，对每一个子模块进行稳态试验是柔性直流输电子模块生产过程中必不可少的关键环节。现有技术中针对于模块化多电平换流阀的稳态试验往往设有两个直流电源，分别为充电直流电源和补能直流电源，两者均只具有一个输出接口。补能直流电源与辅助阀低压端子模块的支撑电容连接，用于给试验电路补充有功损耗；充电直流电源用于为试验回路中所有电容充电，使辅助阀和试品阀建立触发解锁的试验电压。由于辅助阀和试品阀中的子模块较多，试验回路的有功损耗较大，因此对补能直流电源的功率输出能力有很高的要求。现有技术中负载电抗器的电流交流分量和电流直流分量不能完全解耦，导致负载电抗器的电流交流分量和电流直流分量不能单独控制。且负载电抗器的电流谐波含量大，与模块化多电平换流阀的实际运行工况相差较大，不能完全再现模块化多电平换流阀实际运行工况。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中负载电抗器的电流交流分量和电流直流分量不能单独控制且不能完全再现模块化多电平换流阀实际运行工况的不足，本专利技术提供一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置和方法，稳态试验装置包括负载电抗器、通过负载电抗器连接的试品阀和辅助阀、用于给辅助阀和试品阀提供冷却水的水冷装置、用于给辅助阀中的支撑电容充电的直流电源、用于通过光纤向辅助阀和试品阀发送解锁命令和闭锁命令并控制辅助阀和试品阀各自输出电压的相位角以及直流电源的输出电压的控制装置以及用于在稳态试验装置发生故障时对稳态试验装置进行保护的保护装置，并通过在充电阶段和试验阶段对辅助阀和试品阀进行解锁或闭锁控制，实现对模块化多电平换流阀的稳态试验，并能够完全再现模块化多电平换流阀实际运行工况。负载电抗器的电流交流分量和电流直流分量可以完全解耦为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置，包括负载电抗器、通过负载电抗器连接的试品阀和辅助阀、水冷装置、直流电源、控制装置和保护装置；所述水冷装置，用于给辅助阀和试品阀提供冷却水；所述直流电源，用于给辅助阀中的支撑电容充电；所述控制装置，用于通过光纤向辅助阀和试品阀发送解锁命令和闭锁命令，并控制辅助阀和试品阀各自输出电压的相位角以及直流电源的输出电压；所述保护装置，用于在稳态试验装置发生故障时对稳态试验装置进行保护。所述辅助阀和试品阀均包括N个串联的子模块；所述辅助阀中第一个子模块的高压端出线通过负载电抗器与试品阀中第一个子模块的高压端出线连接，所述辅助阀中第N个子模块的低压端出线与试品阀中的第N个子模块的低压端出线直接连接。所述子模块包括支撑电容C、均压电阻R、IGBT1、IGBT2、与IGBT1反并联的二极管D1、与IGBT2反并联的二极管D2、旁路晶闸管T和旁路开关K；所述支撑电容C与均压电阻R并联，所述IGBT1和IGBT2通过均压电阻R反向并联，所述旁路晶闸管T和旁路开关K均与IGBT2并联。所述直流电源通过变压器与交流电网连接，所述变压器与交流电网之间设有断路器。所述直流电源包括N个电源模块，所述电源模块包括AC/DC变换器和DC/DC变换器；所述AC/DC变换器的交流侧与变压器的副边连接，所述AC/DC变换器的直流侧与DC/DC变换器的一侧连接，所述DC/DC变换器的另一侧与辅助阀中的支撑电容连接。所述稳态试验装置还包括：测量模块，用于测量负载电抗器的对地电压信息和电流信息；监视模块，用于显示水冷装置的状态信息和负载电抗器的对地电压信息和电流信息；录波模块，用于存储负载电抗器的对地电压信息和电流信息。所述测量模块包括：第一电压互感器，用于测量电抗器辅助阀侧的对地电压信息；第二电压互感器，用于测量电抗器试品阀侧的对地电压信息；电流互感器，用于测量负载电抗器的电流信息。所述保护装置通过测量模块测量的负载电抗器的对地电压信息和电流信息判断稳态试验装置的运行状态。所述水冷装置通过水管与辅助阀和试品阀中的所有子模块分别连接，其包括：主水泵，用于调节通过试品阀和辅助阀的冷却水的流量和压力；去离子模块，用于去除冷却水中的离子，保证冷却水满足电导率要求；温度控制模块，用于控制流入试品阀和辅助阀的冷却水的温度，保证冷却水的温度满足试验要求。本专利技术还提供一种模块化多电平换流阀的稳态试验方法，包括充电阶段和试验阶段；所述充电阶段包括：在辅助阀和试品阀均处于闭锁状态下，通过直流电源给辅助阀中的所有支撑电容充电；使辅助阀解锁并在试品阀继续处于闭锁状态下，辅助阀中的支撑电容通过负载电抗器给试品阀中的所有支撑电容充电；通过控制模块使辅助阀闭锁，并通过控制模块使辅助阀和试品阀均解锁；在辅助阀和试品阀均处于解锁状态下，通过直流电源给辅助阀和试品阀中的所有支撑电容充电；所述试验阶段包括：调节辅助阀和试品阀的输出电压相角差和载波移相脉宽调制的调制比，使负载电抗器的电流增大到辅助阀和试品阀中子模块的试验电流；在载波移相脉宽调制方式下，对辅助阀和试品阀中的所有子模块进行投切。所述在辅助阀和试品阀均处于闭锁状态下，通过直流电源给辅助阀中的所有支撑电容充电，包括：通过控制模块控制直流电源的输出电压，使直流电源的输出电压逐渐升高，当直流电源的输出电压升高到直流电源输出电压第一设定阈值时，辅助阀中的所有支撑电容充电完成。所述使辅助阀解锁并在试品阀继续处于闭锁状态下，辅助阀中的支撑电容通过负载电抗器给试品阀中的所有支撑电容充电，包括：所述辅助阀接收控制模块发送的解锁命令并进行解锁，辅助阀中的支撑电容通过负载电抗器给试品阀中的所有支撑电容充电，直至负载电抗器两端电压平衡，试品阀中的所有支撑电容充电完成。所述通过控制模块使辅助阀闭锁，并通过控制模块使辅助阀和试品阀均解锁，包括：所述辅助阀接收控制模块发送的闭锁命令并进行闭锁，然后辅助阀和试品阀接收控制模块发送的解锁命令并同时解锁。所述在辅助阀和试品阀均处于解锁状态下，通过直流电源给辅助阀和试品阀中的所有支撑电容充电，包括：通过控制模块控制直流电源的输出电压，使直流电源的输出电压逐渐升高，当直流电源的输出电压升高到直流电源输出电压第二设定阈值且负载电抗器两端电压平衡时，辅助阀和试品阀中的所有支撑电容充电完成。所述直流电源输出电压第一设定阈值大于辅助阀和试品阀中子模块运行解锁的最低电压；所述直流电源输出电压第二设定阈值等于试品阀和辅助阀中子模块的试验电压，且直流电源输出电压第二设定阈值大于直流电源输出电压第一设定阈值。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的模块化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，包括负载电抗器、通过负载电抗器连接的试品阀和辅助阀、水冷装置、直流电源、控制装置和保护装置；所述水冷装置，用于给辅助阀和试品阀提供冷却水；所述直流电源，用于给辅助阀中的支撑电容充电；所述控制装置，用于通过光纤向辅助阀和试品阀发送解锁命令和闭锁命令，并控制辅助阀和试品阀各自输出电压的相位角以及直流电源的输出电压；所述保护装置，用于在稳态试验装置发生故障时对稳态试验装置进行保护。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，包括负载电抗器、通过负载电抗器连接的试品阀和辅助阀、水冷装置、直流电源、控制装置和保护装置；所述水冷装置，用于给辅助阀和试品阀提供冷却水；所述直流电源，用于给辅助阀中的支撑电容充电；所述控制装置，用于通过光纤向辅助阀和试品阀发送解锁命令和闭锁命令，并控制辅助阀和试品阀各自输出电压的相位角以及直流电源的输出电压；所述保护装置，用于在稳态试验装置发生故障时对稳态试验装置进行保护。2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述辅助阀和试品阀均包括N个串联的子模块；所述辅助阀中第一个子模块的高压端出线通过负载电抗器与试品阀中第一个子模块的高压端出线连接，所述辅助阀中第N个子模块的低压端出线与试品阀中的第N个子模块的低压端出线直接连接。3.根据权利要求2所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述子模块包括支撑电容C、均压电阻R、IGBT1、IGBT2、与IGBT1反并联的二极管D1、与IGBT2反并联的二极管D2、旁路晶闸管T和旁路开关K；所述支撑电容C与均压电阻R并联，所述IGBT1和IGBT2通过均压电阻R反向并联，所述旁路晶闸管T和旁路开关K均与IGBT2并联。4.根据权利要求1所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述直流电源通过变压器与交流电网连接，所述变压器与交流电网之间设有断路器。5.根据权利要求4所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述直流电源包括N个电源模块，所述电源模块包括AC/DC变换器和DC/DC变换器；所述AC/DC变换器的交流侧与变压器的副边连接，所述AC/DC变换器的直流侧与DC/DC变换器的一侧连接，所述DC/DC变换器的另一侧与辅助阀中的支撑电容连接。6.根据权利要求1所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述稳态试验装置还包括：测量模块，用于测量负载电抗器的对地电压信息和电流信息；监视模块，用于显示水冷装置的状态信息和负载电抗器的对地电压信息和电流信息；录波模块，用于存储负载电抗器的对地电压信息和电流信息。7.根据权利要求6所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述测量模块包括：第一电压互感器，用于测量电抗器辅助阀侧的对地电压信息；第二电压互感器，用于测量电抗器试品阀侧的对地电压信息；电流互感器，用于测量负载电抗器的电流信息。8.根据权利要求6所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述保护装置通过测量模块测量的负载电抗器的对地电压信息和电流信息判断稳态试验装置的运行状态。9.根据权利要求1所述的模块化多电平换流阀的稳态试验装置，其特征在于，所述水冷装置通过水管与辅助阀和试品阀中的所有子模块分别连接，其包括：主水泵，用于调节通过试品阀和辅助阀的冷却水的流量和压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝奎，尹莉，闻福岳，周亮，周剑波，张宝树，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11