一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法技术

本发明专利技术提供一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法，其电路包括：充电电源E2、衰减电流注入回路和正弦电流注入回路；充电电源E2经第一开关K1与衰减电流注入回路相连；充电电源E2经第二开关K2与正弦电流注入回路相连。本发明专利技术在运行检验电路中通过最大电流连续运行至热平衡代替传统的水加热方法，使开关器件结温突破100℃的限制，适用于更高电压等级和更大容量的MMC阀的温升要求。

Inspection circuit and method for flexible DC transmission MMC valve

The present invention provides a method for testing circuit and method of flexible DC transmission of the MMC valve, the circuit comprises a charging power supply E2, attenuation of current injection circuit and a sinusoidal current injection circuit; E2 charging power supply through the first switch and K1 attenuation current injection circuit connected; E2 charging power supply by second switch K2 and sinusoidal current injection circuit. The water heating method to heat balance of continuous operation of the maximum current instead of the traditional running test circuit, the switch junction temperature exceeded 100 DEG C, MMC valve for higher voltage and larger capacity temperature requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法
本专利技术涉及柔性直流输电领域，具体讲涉及一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)的柔性高压直流输电技术(VoltageSourceConverterBasedHVDC，VSC-HVDC)，电力系统中的应用越来越广泛，并显著地改变了输电网的结构、改善了电网的性能。随着MMC-HVDC系统的电压等级和输送容量的不断提高，对其关键设备——MMC阀的可靠性提出了更高的要求，特别是对承受故障态下的各种极端电流、电压和热应力的能力提出了更高的要求。因此在MMC阀投运前需进行一系列针对性的检验，以测试换流阀的设计是否符合工程要求。其中，故障电流检验的主要目的是考核阀承受短路电流引起的最大电流、电压和温度应力作用的能力。目前，国内外已有一些关于MMC阀故障电流检验方法的专利，根据其检验电路的结构特点，可以将这些专利提出的方法分为两类。第一类是使用大量的实际工程阀组件搭建两个换流器，其分别在整流和逆变状态工作并构成背靠背回路，交流侧接入电网，通过控制开关将直流侧短接产生故障电流来检验。这种故障电流检验方法，其优点是可以很好的模拟实际工程中的故障情况，缺点是电路结构复杂、使用的器件数量庞大且短路容量受所接入电网的限制而不易调节。第二类是利用发电机组或者电容器组通过外围电路向试品阀内注入合成故障电流以进行检验。此类方法的优点是电路结构相对简单，产生的短路电流峰值易于调节，缺点是外围电路触发的配合逻辑较为复杂，对控制系统的精确性要求很高。按IEC62501的要求，进行故障电流检验前试品阀应当达到实际额定工况运行下的热平衡。目前常用的方法是在水管中通入热水加热试品阀，使开关器件的结温达到额定工况下的温度后再进行故障电流检验。随着MMC-HVDC系统电压等级和输送容量的不断提升，额定工况下开关器件结温超过100℃，此时靠水加热的方法已无法满足温升的要求。因此，需要提供一种技术方案来克服现有技术的不足。
技术实现思路
本申请主要针对更高结温要求的故障电流合成进行检验。本专利技术提供一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路及方法，其电路包括：充电电源E2、衰减电流注入回路和正弦电流注入回路；充电电源E2经第一开关K1与衰减电流注入回路相连；充电电源E2经第二开关K2与正弦电流注入回路相连。衰减电流注入回路包括：串联的第一电感L1、单向导通晶闸管V1和第一电容C1；单向导通晶闸管V1的阴极端与第一开关K1相连。正弦电流注入回路包括：串联的第二电感L2、双向导通晶闸管组V21和V22、及第二电容C2；双向导通晶闸管组V21和V22、与第二电容C2间的中点与第二开关K2的一端相连。第一电感L1和第二电感L2的一端与运行检验回路中待测阀的一端相连：第一电容C1和第二电容C2的一端分别与待测阀的另一端及充电电源相连。运行检验回路包括：直流电压源E1、阀组件和负载电抗器L0；直流电压源E1经电感与同相阀组件串联，不同相阀组件经所述负载电抗器L0相连。阀组件包括：待测阀及与待测阀一端相连的桥臂电抗器Ls；桥臂电抗器Ls的另一端与负载电抗器L0相连。其检验方法包括步骤：a)充电电源E2对衰减电流注入回路中的第一电容C1和正弦电流注入回路的第二电容C2预充电后，断开与充电电源E2相连的第一开关K1和第二开关K2；b)当运行检验回路中待测阀的电流在最大电流连续运行状态下至热平衡时，单向导通晶闸管V1和双向导通晶闸管组V21和V22的结温达到额定值；c)触发单向导通晶闸管V1和双向导通晶闸管组V21和V22后，向待测阀中注入故障电流。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术在故障电流合成检验电路的基础上加入运行检验回路，通过最大电流的持续运行，使试品阀达到额定工况下的热平衡，代替传统的水加热方法，可使开关器件的结温达到更高温度，适用于更高电压等级和更大容量下MMC-HVDC系统的换流阀故障电流检验。2、本专利技术将运行检验电路与故障电流检验电路相结合，利用检验电路可以同时完成运行检验和故障电流检验，提高了检验效率。3、本专利技术在运行检验电路中通过最大电流连续运行至热平衡，以此代替传统的水加热方法，突破了开关器件结温100℃的限制，可适用于更高电压等级和更大容量的MMC阀的温升要求。附图说明图1是本专利技术的可行检验电路；图2是本专利技术故障电流合成检验电流波形图；图3是本专利技术故障电流合成检验电压波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步说明：如图1所示，本专利技术的检验电路由运行检验回路与故障电流检验电路两部分组成。其中，左侧虚线框内为运行检验回路，Ap、An、Bp、Bn四个级数相同的阀组件以及四个相同的桥臂电抗器Ls构成两相四桥臂的结构，两相桥臂中点分别引出与负载电抗器L0的两端相连。直流电压源E1通过平波电抗器并于上下桥臂两端，用于模块内直流电容的预充电和运行过程中的补能。右侧虚线框内为故障电流合成检验回路，通过电容器组C1、C2和开关器件V1、V21、V22的触发配合来合成故障电流注入试品阀Bn中进行检验。其中充电电源E2通过远程开关K1、K2与电容C1、C2两端相连，用于电容组的预充电。电容C1、单向导通晶闸管V1和电抗器L1构成衰减电流的注入回路，电容C1、双向导通晶闸管组V21、V22和电抗器L2构成正弦电流的注入回路，通过控制晶闸管的触发时机向试品阀中注入合成故障电流进行故障电流检验。应用此故障电流合成检验电路进行检验的主要步骤如下：a)利用直流电压源E1完成对全部模块电容的预充电。利用充电电源E2完成对电容器C1和C2的预充电，然后断开开关K1和K2。b)在运行检验回路中产生MMC实际工况下的电流，使之处于最大电流连续运行状态下至热平衡，使开关器件结温达到额定值。具体实现方法如下：调制A侧相单元桥臂中点输出电压为Ua∠0，B侧相单元桥臂中点输出电压为Ub∠δ。则负载电感上流过的交流电流有效值此交流电流在AB相单元的上下桥臂均分。AB相单元通过负载电感L0交换的有功功率回路中形成的直流电流其中Udc为直流侧电压。如此，可以在回路中产生稳定的交直流电流分量，与MMC实际运行工况相同。持续运行一段时间后，当水冷系统的出水管的水温恒定不变时，认为开关器件达到了实际工况下的热平衡。c)停止运行，通过控制晶闸管V1、V21、V22触发向试品阀中注入合成故障电流以进行故障电流检验。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本专利技术精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本专利技术的权利要求保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路，其特征在于，包括：充电电源(E2)、衰减电流注入回路和正弦电流注入回路；所述充电电源(E2)经第一开关(K1)与所述衰减电流注入回路相连；所述充电电源(E2)经第二开关(K2)与所述正弦电流注入回路相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性直流输电MMC阀的检验电路，其特征在于，包括：充电电源(E2)、衰减电流注入回路和正弦电流注入回路；所述充电电源(E2)经第一开关(K1)与所述衰减电流注入回路相连；所述充电电源(E2)经第二开关(K2)与所述正弦电流注入回路相连。2.如权利要求1所述的检验电路，其特征在于，所述衰减电流注入回路包括：串联的第一电感(L1)、单向导通晶闸管(V1)和第一电容(C1)；所述单向导通晶闸管(V1)的阴极端与所述第一开关(K1)相连。3.如权利要求1所述的检验电路，其特征在于，所述正弦电流注入回路包括：串联的第二电感(L2)、双向导通晶闸管组(V21和V22)和第二电容(C2)；所述双向导通晶闸管组(V21和V22)与所述第二电容(C2)间的中点与所述第二开关(K2)的一端相连。4.如权利要求3所述的检验电路，其特征在于，所述第一电感(L1)和所述第二电感(L2)的一端与运行检验回路中待测阀的一端相连：所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)的一端分别与所述待测阀的另一端及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冲，王高勇，贺之渊，杨俊，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11