基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法技术

本发明专利技术公开了基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法，涉及电力电子技术领域，将功率模块级联形成换流链，两条换流链的逆变侧经过电感串联。试验时，首先通过直流电源对换流链进行整体充电，使其接近于直流电容额定电压；然后断开充电电源，在部分链节的直流侧接入补能直流电源，该电源的容量仅需要满足在试验过程中换流链的损耗能量即可；最后通过电压‑电流控制策略，将一条换流链等效为电压源，另一条换流链等效为可控电流源，从而实现全功率运行。该方法能够一次试验多个功率模块，从而大大提高功率模块的全功率试验效率。

Full power fast test platform and method for power module of H Bridge Based on commutation chain

The invention discloses a full power fast test platform and method for H bridge power module based on converter chain, and relates to the field of power electronics. The power module is cascaded to form a converter chain, and the two inverters of the converter chain are connected through inductors in series. During the test, first through the DC power converter chain overall charge, making it close to the rated voltage of the DC capacitor; then disconnect the charging power supply, can make the DC power supply in DC side access portion of the link, the power supply capacity is only to meet the needs of energy loss can change flow chain during the test; finally through voltage the current control strategy, a commutation chain equivalent voltage source, another commutation chain is equivalent to a controlled current source, so as to realize the full power operation. This method can test multiple power modules at a time, thus greatly improving the efficiency of the full power test of the power module.

【技术实现步骤摘要】
基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法
本专利技术涉及电力电子
，特别是涉及基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法。
技术介绍
H桥功率模块是光伏、风电、链式静止同步补偿器和柔性直流输电变流器等装置的核心功率部件。模块化设计的装置既便于安装和调试，也便于维修和更换，因此应用前景广泛。H桥功率模块必须进行全功率试验，以便验证满功率下H桥功率模块的热性能和电气性能。传统的H桥功率模块全功率试验每次只能包括2个模块。这种方法在一个H桥功率模块的直流电容处供电，逆变后生成交流电，另一个功率模块作为负荷，控制并产生额定功率。这种方法的缺陷是效率低下，对于含有大量功率模块的装置，试验速度很低，难以满足大规模工业化的需要。目前的专利和论文并没有具体的讨论能够满足以上需求的H桥功率模块全功率快速试验方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法，可以解决现有技术中存在的问题。基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台，该平台包括两个低压整流桥REC1、REC2和一个高压整流桥REC3，多个功率模块首尾相连形成两条换流链：换流链1和换流链2；低压整流桥REC1的交流侧连接低压调压器TY1，直流侧连接换流链1中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS1控制开断，低压整流桥REC2的交流侧连接低压调压器TY2，直流侧连接换流链2中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS2控制开断；高压整流桥REC3的直流侧连接到两条换流链的首尾两端，并通过一个高压断路器QS3控制开断，交流侧连接高压调压器TY3，电抗器连接在两条换流链之间。本专利技术还提供了基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台的试验方法，该方法包括以下步骤：将高压断路器闭合，通过高压整流桥给两条换流链充电，功率模块达到额定电压时，断开高压断路器；闭合两个低压断路器，并调节低压调压器，用于给换流链试验过程中补能；将换流链1控制在电压源模式，换流链2控制在电流源模式；通过调节电流的大小，使所有功率模块达到额定功率，从而进行全功率试验。本专利技术实施例中的基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台及方法，将功率模块级联形成换流链，两条换流链的逆变侧经过电感串联。试验时，首先通过直流电源对换流链进行整体充电，使其接近于直流电容额定电压；然后断开充电电源，在部分链节的直流侧接入补能直流电源，该电源的容量仅需要满足在试验过程中换流链的损耗能量即可；最后通过电压-电流控制策略，将一条换流链等效为电压源，另一条换流链等效为可控电流源，从而实现全功率运行。该方法能够一次试验多个功率模块，从而大大提高功率模块的全功率试验效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台的拓扑结构图；图2为图1中换流链1的电压源控制模式示意图；图3为图1中换流链2的电流源控制模式示意图；图4为图1中换流链1和换流链2的均压控制示意图；图5为试验结果示意图，其中(a)为换流链1和换流链2的交流逆变级联电压波形，(b)为两条换流链的工作电流波形。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，本专利技术实施例中提供了基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台，该平台主要包括两个低压整流桥REC1、REC2和一个高压整流桥REC3，多个功率模块首尾相连形成两条换流链，即换流链1和换流链2。低压整流桥REC1的交流侧连接低压调压器TY1，直流侧连接换流链1中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS1控制开断，用于试验过程中的补能；低压整流桥REC2的交流侧连接低压调压器TY2，直流侧连接换流链2中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS2控制开断。高压整流桥REC3的直流侧连接到两条换流链的首尾两端，并通过一个高压断路器QS3控制开断，用于启动过程中的充电，交流侧连接高压调压器TY3，电抗器连接在两条换流链之间，用于滤波。图1中L为电感，作为电抗器使用，G1和G2是低压交流电源，G3是高压交流电源，vr1是换流链1的逆变级联电压，vr2是换流链2的逆变级联电压，ir是两条换流链的工作电流。图2为换流链1的电压源控制模式，采用PI调节器闭环控制调制度，其中v*r1为逆变级联电压的指令值，ω为电气角速度，工频下为100π，ω*为电气角速度的指令值，CPS-SPWM表示移相载波调制算法。图3为换流链2的电流源控制模式，采用双PI调节器闭环控制，其中外环为电压环，用于控制逆变电压；内环为电流环，用于控制电流。其中Nu*dc为换流链所有功率模块直流电容电压之和的指令值，是换流链所有功率模块直流电容电压之和的实际值，id、iq、ed、eq分别是电流和电压经过单相旋转变换之后的实际值，i*q是iq的指令值，图中r/s(旋转转换为静止)变换公式为：图4为换流链1和换流链2的均压控制，采用PI调节器控制电压稳定。其中，udc_i为第i个功率模块的实际电压，为一条换流链各个功率模块的平均电压。图5为典型的试验结果。图5中(a)为换流链1和换流链2的交流逆变级联电压波形，图5中(b)为两条换流链的工作电流波形。本专利技术实施例还提供了基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验方法，该方法包括以下步骤：将高压断路器闭合，通过高压整流桥给两条换流链充电，功率模块达到额定电压时，断开高压断路器；闭合两个低压断路器，并调节低压调压器，用于给换流链试验过程中补能；将换流链1控制在电压源模式，换流链2控制在电流源模式；通过调节电流的大小，使所有功率模块达到额定功率，从而进行全功率试验。尽管已描述了本专利技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本专利技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变型在内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台，其特征在于，该平台包括两个低压整流桥REC1、REC2和一个高压整流桥REC3，多个功率模块首尾相连形成两条换流链：换流链1和换流链2；低压整流桥REC1的交流侧连接低压调压器TY1，直流侧连接换流链1中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS1控制开断，低压整流桥REC2的交流侧连接低压调压器TY2，直流侧连接换流链2中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS2控制开断；高压整流桥REC3的直流侧连接到两条换流链的首尾两端，并通过一个高压断路器QS3控制开断，交流侧连接高压调压器TY3，电抗器连接在两条换流链之间。

【技术特征摘要】
1.基于换流链的H桥功率模块全功率快速试验平台，其特征在于，该平台包括两个低压整流桥REC1、REC2和一个高压整流桥REC3，多个功率模块首尾相连形成两条换流链：换流链1和换流链2；低压整流桥REC1的交流侧连接低压调压器TY1，直流侧连接换流链1中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS1控制开断，低压整流桥REC2的交流侧连接低压调压器TY2，直流侧连接换流链2中一个功率模块的直流电容，并通过一个低压断路器QS2控制开断；高压整流桥REC3的直流侧连接到两条换流链...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬，刘静，杨小品，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西,36