一种换流阀子模块母排电动力校核方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种换流阀子模块母排电动力校核方法及装置，首先根据实际子模块，在不同的工况下，建立子模块母排的三维仿真模型，并设置模型参数和电流路径；然后在静磁场条件下，求解不同工况下母排的电动力；最后将求解得到的电动力与母排标准电动力作对比，校核子模块母排电动力。本发明专利技术的计算效率高、计算速度快，且具有通用性，保证了对不同的子模块母排进行分析，进而可根据仿真结果评估系统并做出相应改进，减少了不必要的时间和费用成本，提高了换流阀子模块的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀子模块母排电动力校核方法及装置
本专利技术属于柔性直流输电
，具体涉及一种换流阀子模块母排电动力校核方法及装置。
技术介绍
柔性直流输电技术由于其优异的特点，使其在可再生能源并网、孤岛供电、分布式发电等场合得到了广泛应用。模块化多电平技术(ModularMultilevelConverter，MMC)是柔性直流输电工程的主流技术路线，具有模块化程度高、扩展性好、开关频率低、损耗低、输出波形平滑和品质高等优点。目前，国内外学者对柔性直流输电系统的子模块拓扑、运行方式和控制保护策略进行了较多研究，而柔性直流输电换流阀子模块可靠性近年来才得到关注。在换流阀正常运行情况下，子模块的母排都能承受流经电流产生的电动力。但随着使用年限的增长以及全控器件性能的逐渐下降，最终导致全控器件失效，极易出现子模块上管短路故障。此时，阀控下达子模块切除指令，旁路开关闭合，子模块中可关断器件闭锁。而由于子模块上管短路，使的上管可关断器件一直处于导通状态，因而存在某一时刻——电流从电容经故障可关断器件、旁路开关，然后回到电容，形成回路，回路中电阻极小，此时母排中流过的电流急剧上升。而母排中电动力的幅值与电流的平方成正比，强大的电动力会引起螺丝等固定部件的松动甚至引起母排断裂，这严重威胁着换流阀的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种换流阀子模块母排电动力校核方法及装置，用以解决设计考虑不充分造成的母排中较大的电动力造成换流阀故障的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供了一种换流阀子模块母排电动力校核方法，包括如下方法方案：方法方案一，包括如下步骤：根据实际子模块，在不同的工况下，建立子模块母排电流分布的仿真模型，并设置电流大小和电流路径；在静磁场条件下，求解不同工况下母排的电动力；将求解得到的电动力与对应工况下的母排标准电动力作对比，校核子模块母排电动力。方法方案二，在方法方案一的基础上，根据校核的结果，给出相应的建议。方法方案三，在方法方案一的基础上，所述在静磁场条件下求解不同工况下母排的电动力包括：在静磁场条件下，建立求解域，并设置收敛的能量误差阈值；进行仿真计算，判断是否达到能量误差阈值：若达到能量误差阈值，求解得到当前工况下对应的母排的电动力；否则，继续计算；进而得到不同工况下对应的母排的电动力。方法方案四，在方法方案一的基础上，采用有限元法来逐次求解不同工况下母排的电动力。方法方案五，在方法方案一的基础上，所述子模块为半桥子模块、全桥子模块或钳位式子模块。方法方案六，在方法方案五的基础上，子模块中的可关断功率器件包括GTO、IGBT、IEGT或IGCT中的至少一种。方法方案七，在方法方案一的基础上，所述子模块为压接式或焊接式。方法方案八，在方法方案一的基础上，所述工况包括正常工况和故障工况。本专利技术还提供了一种换流阀子模块母排电动力校核装置，包括如下装置方案：装置方案一，包括处理器，所述处理器用于执行指令以实现如下方法：根据实际子模块，在不同的工况下，建立子模块母排电流分布的仿真模型，并设置电流大小和电流路径；在静磁场条件下，求解不同工况下母排的电动力；将求解得到的电动力与对应工况下的母排标准电动力作对比，校核子模块母排电动力。装置方案二，在装置方案一的基础上，根据校核的结果，给出相应的建议。装置方案三，在装置方案一的基础上，所述在静磁场条件下求解不同工况下母排的电动力包括：在静磁场条件下，建立求解域，并设置收敛的能量误差阈值；进行仿真计算，判断是否达到能量误差阈值：若达到能量误差阈值，求解得到当前工况下对应的母排的电动力；否则，继续计算；进而得到不同工况下对应的母排的电动力。装置方案四，在装置方案一的基础上，采用有限元法来逐次求解不同工况下母排的电动力。装置方案五，在装置方案一的基础上，所述子模块为半桥子模块、全桥子模块或钳位式子模块。装置方案六，在装置方案五的基础上，子模块中的可关断功率器件包括GTO、IGBT、IEGT或IGCT中的至少一种。装置方案七，在装置方案一的基础上，所述子模块为压接式或焊接式。装置方案八，在装置方案一的基础上，所述工况包括正常工况和故障工况。本专利技术的有益效果：本专利技术的换流阀子模块母排电动力校核方法及装置，针对换流阀子模块在运行中面临的各种工况，对子模块母排所受电流冲击下受力大小进行计算，并与母排标准电动力进行比对，校核子模块的电动力，评估子模块母排的设计以及选型。本专利技术的计算效率高、计算速度快，且具有通用性，保证了对不同的子模块母排进行分析，进而可根据仿真结果评估系统并做出相应改进，减少了不必要的时间和费用成本，提高了换流阀的稳定性和可靠性。附图说明图1是本专利技术的换流阀子模块母排电动力校核方法流程图；图2是子模块电气原理图；图3-1是正常工况下三维仿真模型示意图；图3-2是故障工况下三维仿真模型示意图；图4-1是正常工况下仿真模型磁场分布图；图4-2是故障工况下仿真模型磁场分布图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示为本专利技术的换流阀子模块母排电动力校核方法流程图。首先，根据柔性直流输电换流阀子模块在系统中的运行方式和特点，对子模块正常工况和故障工况进行分析，根据实物子模块，分别建立电动力计算仿真模型，即子模块母排电流分布的仿真模型。然后，根据子模块在正常工况和故障工况下的电流大小以及电流流通路径，设置模型参数和电流路径。接着，建立求解域，设置收敛的能量误差，并进行仿真模型剖分，利用仿真软件，在静磁场条件下开始仿真计算，判断是否达到能量误差阈值，在达到能量误差阈值时，停止计算，得到两种工况下的母排电动力；否则继续仿真计算。最后，将计算得到的两种工况下的母排电动力与母排理论所能承受的经验值作比对，并根据该结果评估母排设计及选型。换流阀子模块可为半桥子模块、全桥子模块或者钳位式子模块，并不局限于某一种形式的子模块。子模块中所使用的可关断功率器件可为GTO、IGBT、IEGT或IGCT，或者是众多可关断功率器件中的一种或多种混联组成。可把有限元电动力计算方法引入到换流阀子模块中，用于某种工况下子模块母排电动力承受能力评估。下面结合一个具体的实例来对上述方法进行补充说明。某工程用柔性直流输电换流阀子模块的保护电压为Umax，而且，该子模块为半桥子模块，如图2所示。在正常工况下某个时刻，电流从电容流经T1、然后通过母排，流向其他子模块。在上全控型可关断器件发生短路故障工况下的某个时刻，阀控发出闭锁信号，旁路开关K闭合，T1、T2闭锁，但上全控型可关断器件T1故障失效，会一直处于导通状态；此时电流从电容流经T1、旁路开关K后，流回电容。不考虑子模块具体处于充电或者是放电阶段，假定此时子模块电容电压为保护定值电压Umax。两种工况下的具体步骤仿真步骤如下：1、在正常工况下，电流从电容流经T1，然后通过母排流向其他子模块；在故障工况下，T2关断，晶闸管T3关断，此时旁路开关K是闭合状态，电流从电容流经T1、旁路开关K后，流回电容。2、为了加快仿真速度，所建模型仅限于电流流通所经过的元器件。在正常工况下，仿真模型如图3-1所示；在故障工况下，为方便起见，由于旁路开关已经闭合，只有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流阀子模块母排电动力校核方法，其特征在于，包括如下步骤：根据实际子模块，在不同的工况下，建立子模块母排电流分布的仿真模型，并设置电流大小和电流路径；在静磁场条件下，求解不同工况下母排的电动力；将求解得到的电动力与对应工况下的母排标准电动力作对比，校核子模块母排电动力。

【技术特征摘要】
1.一种换流阀子模块母排电动力校核方法，其特征在于，包括如下步骤：根据实际子模块，在不同的工况下，建立子模块母排电流分布的仿真模型，并设置电流大小和电流路径；在静磁场条件下，求解不同工况下母排的电动力；将求解得到的电动力与对应工况下的母排标准电动力作对比，校核子模块母排电动力。2.根据权利要求1所述的换流阀子模块母排电动力校核方法，其特征在于，根据校核的结果，给出相应的建议。3.根据权利要求1所述的换流阀子模块母排电动力校核方法，其特征在于，所述在静磁场条件下求解不同工况下母排的电动力包括：在静磁场条件下，建立求解域，并设置收敛的能量误差阈值；进行仿真计算，判断是否达到能量误差阈值：若达到能量误差阈值，求解得到当前工况下对应的母排的电动力；否则，继续计算；进而得到不同工况下对应的母排的电动力。4.根据权利要求1所述的换流阀子模块母排电动力校核方法，其特征在于，采用有限元法来逐次求解不同工况下母排的电动力。5.根据权利要求1所述的换流阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：范彩云，王帅卿，韩坤，张志刚，胡秋玲，任改玲，司志磊，刘路路，张磊，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41