一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统，先分别对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，然后调整第二模块化多电平换流器的输出电压，最后确定第二模块化多电平换流器是否正常工作，实现了对第二模块化多电平换流器的测试。本发明专利技术的解锁充电过程采用了直流斩波与斜坡函数相结合的软启动控制策略，通过斜坡函数形式的调制波逐渐减小第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比，使功率模块的电流缓慢上升，能有效减小充电过程的冲击电流，过程简单方便，易于实现，并大大减低了测试成本。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统。
技术介绍
目前，电压源换流器型直流输电(VoltageSourceConverterbasedHighVoltageDirectCurrent，VSC-HVDC)广泛应用于可再生能源并网、向无源网络供电、城市电网供电和异步交流电网互联等场合，其中，电压源换流器(VoltageSourceConverter，VSC)是VSC-HVDC的核心组成部分。目前已投运的VSC-HVDC多采用两电平换流器或三电平换流器，但是两电平换流器和三电平换流器都存在以下不足：1)多个IGBT串联将增大器件静态、动态均压难度；2)较高开关频率将导致VSC的开关损耗相对较高；3)两电平换流器或三电平换流器在工作过程中产生较大的电压变化率(du/dt)，所有器件的参数设计都必须考虑这一冲击电压。针对上述不足，模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)被提出，通过调整模块化多电平换流器中功率模块的串联个数即可实现电压及功率等级的灵活变化，并且可以扩展到任意电平输出，减小电磁干扰和输出电压的谐波含量，输出电压非常接近理想正弦波形，模块化多电平换流器将能量分散存储在桥臂各个功率模块电容中，因此提高了故障穿越能力，因此模块化多电平换流器受到越来越多的关注。为验证模块化多电平电压源换流器的性能，需要对其进行测试。现有技术中不仅要利用电源对待测模块化多电平换流器进行测试，在对模块化多电平换流器进行测试前，还需要通过该电源对待测模块化多电平换流器进行充电，因此电源需要具有很大的容量和较高的性能要求，增加了测试成本。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中对待测模块化多电平换流器进行充电的电源容量大、性能要求高以及测试成本较高的不足，本专利技术提供一种模块化多电平换流器的测试方法、装置及系统，先分别对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；然后通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；最后根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作，实现了对第二模块化多电平换流器的测试。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器的测试方法，包括：分别对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作。所述不控整流充电过程中，第一模块化多电平换流器所包括的第一电压源换流器和第二电压源换流器、以及第二模块化多电平换流器所包括的第三电压源换流器和第四电压源换流器中的功率模块全部投入，当第一电压源换流器和第三电压源换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和第四电压源换流器之间的直流母线的电压达到-Udc时，所有功率模块进入解锁充电过程，其中Udc为直流母线的额定电压。现有技术对一个模块化多电平换流器的充电过程是在不控整流充电阶段让功率模块全部投入，在解锁充电阶段让投入的功率模块数量减少至原来一半，此时各功率模块电压相比不控整流充电阶段会增大一倍，功率模块瞬间产生很大的冲击电流，为减小冲击电流，通常需要给直流母线加装充电电阻，不仅增加了测试成本且操作繁琐。本专利技术为了克服现有技术中的缺陷，可以采用在直流斩波模式下，通过斜坡函数形式的调制波将第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比由1逐渐减小至50％，具体步骤可以包括：所述解锁充电过程中，第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器均工作在占空比为1的直流斩波模式下，通过斜坡函数形式的调制波逐渐减小第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比，直至第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比达到50％保持第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比为50％不变，直至第一电压源换流器和第三换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和第四换流器之间的直流母线的电压达到-Udc，解锁充电过程结束。所述改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目，包括：第一模块化多电平换流器工作在占空比为50％的直流斩波模式下，采用载波移相正弦脉宽调制策略产生驱动信号，通过驱动信号驱动第二模块化多电平换流器中的功率模块，进而改变第二模块化多电平换流器中功率模块的投入数目。所述根据交流母线上负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作，包括：若负载电感L4的电压波形为稳定的正弦波，第二模块化多电平换流器正常工作。本专利技术还提供一种模块化多电平换流器的测试装置，包括：充电电源，用于对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；调整模块，用于通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；确定模块，用于根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定连接第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作。所述充电电源包括：交流电源，用于提供交流电；整流器，用于将所述交流电源提供的交流电转换为直流电，为第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块充电。所述充电电源，包括：不控整流控制模块，用于在不控整流充电过程中，控制第一模块化多电平换流器所包括的第一电压源换流器和第二电压源换流器、以及第二模块化多电平换流器所包括的第三电压源换流器和第四电压源换流器中的功率模块全部投入，当第一电压源换流器和第三换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和换流器之间的第四直流母线的电压达到-Udc时，控制所有功率模块进入解锁充电过程，其中Udc为直流母线的额定电压。所述充电电源，包括：解锁控制模块，用于在解锁充电过程中，控制第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器均工作在占空比为1的直流斩波模式下，通过斜坡函数形式的调制波逐渐减小第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比，直至第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比达到50％；保持第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比为50％不变，直至直流母线的电压达到+Udc且直流母线的电压达到-Udc，解锁充电过程结束。所述调整模块，包括：改变单元，用于在所述第一模块化多电平换流器工作在占空比为50％的直流斩波模式时，采用载波移相正弦脉宽调制策略产生驱动信号，通过驱动信号驱动第二模块化多电平换流器中的功率模块，进而改变第二模块化多电平换流器中功率模块的投入数目；调整单元，用于根据改变后的投入数目调整第二模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，包括：分别对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定用于连接第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作。

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，包括：分别对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定用于连接第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作。2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，所述不控整流充电过程中，第一模块化多电平换流器所包括的第一电压源换流器和第二电压源换流器、以及第二模块化多电平换流器所包括的第三电压源换流器和第四电压源换流器中的功率模块全部投入，当第一电压源换流器和第三电压源换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和第四电压源换流器之间的直流母线的电压达到-Udc时，所有功率模块进入解锁充电过程，其中Udc为直流母线的额定电压。3.根据权利要求2所述的模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，所述解锁充电过程中，第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器均工作在占空比为1的直流斩波模式下，通过斜坡函数形式的调制波逐渐减小第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比，直至第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比达到50％保持第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的占空比为50％不变，直至第一电压源换流器和第三换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和第四换流器之间的直流母线的电压达到-Udc，解锁充电过程结束。4.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，所述改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目，包括：第一模块化多电平换流器工作在占空比为50％的直流斩波模式下，采用载波移相正弦脉宽调制策略产生驱动信号，通过驱动信号驱动第二模块化多电平换流器中的功率模块，进而改变第二模块化多电平换流器中功率模块的投入数目。5.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器的测试方法，其特征在于，所述根据交流母线上负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作，包括：若负载电感L4的电压波形为稳定的正弦波，第二模块化多电平换流器正常工作。6.一种模块化多电平换流器的测试装置，其特征在于，包括：充电电源，用于对第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块进行充电，充电过程包括不控整流充电过程和解锁充电过程；调整模块，用于通过改变第二模块化多电平换流器中功率模块投入数目调整第二模块化多电平换流器的输出电压；确定模块，用于根据第二模块化多电平换流器的输出电压确定连接第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器的交流母线上负载电感L4的电压，并根据负载电感L4的电压确定第二模块化多电平换流器是否正常工作。7.根据权利要求6所述的模块化多电平换流器的测试装置，其特征在于，所述充电电源包括：交流电源，用于提供交流电；整流器，用于将所述交流电源提供的交流电转换为直流电，为第一模块化多电平换流器和第二模块化多电平换流器中的功率模块充电。8.根据权利要求6所述的模块化多电平换流器的测试装置，其特征在于，所述充电电源，包括：不控整流控制模块，用于在不控整流充电过程中，控制第一模块化多电平换流器所包括的第一电压源换流器和第二电压源换流器、以及第二模块化多电平换流器所包括的第三电压源换流器和第四电压源换流器中的功率模块全部投入，当第一电压源换流器和第三换流器之间的直流母线的电压达到+Udc且第二电压源换流器和第四换流器之间的直流母线的电压达到-Udc时，控制所有功率模块进入解锁充电过程，其中Udc为直流母线的额定电压。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云飞，黄杰，任西周，周哲，张淆雨，雷晰，李卫国，乔光尧，康伟，曾洪涛，石秋雨，孙海江，刘婷婷，陈明庆，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国网浙江省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11