一种柔性直流换流阀型式试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种柔性直流换流阀型式试验装置及方法，涉及柔性直流输电技术领域，所述装置包括第一试品阀段、第二试品阀段、变压器T、电容C1和交流谐振电路、开关K01和交流试验电源S。将两个试品阀段经变压器二次绕组和电容器并联连接，组成试验电流通路。利用谐振电路分离试品阀段电流的直流分量和交流分量，使变压器二次绕组所在的补能支路仅通过交流分量，避免了变压器绕组的磁饱和。实现仅通过一个交流变压器或调压器的二次绕组进行试品阀段的充电和稳态运行，避免配置额外的直流补能电源和预充电电源，主回路简单可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流换流阀型式试验装置及方法
本专利技术涉及柔性直流输电
，具体涉及一种柔性直流换流阀型式试验装置及方法。
技术介绍
柔性直流输电换技术近年来快速发展，其电压等级和容量不断提高，应用领域也从配电网发展到主干网，并广泛应用于大规模风电场、太阳能等新能源并网，异步互联等领域，柔性直流输电换流阀通常采用半桥功率单元或全半桥功率单元串联结构，即模块化多电平拓扑。换流阀每个桥臂由多个阀段组成，每个阀段包含多个功率单元，通常为6～8个。工程中，换流阀的可靠性至关重要，直接决定了柔性直流输电系统的可靠性，在一定程度上影响着电力系统的安全稳定运行。为了保证在柔性直流输电系统的各种工况中，柔直换流阀能够可靠运行，IEC标准规定了对换流阀阀段进行的型式试验标准，其中包含了稳态运行试验。这是柔性直流输电工程设计环节中不可缺少的重要环节，是整个柔直系统后期安全稳定持久运行的重要保证。但目前的型式试验装置复杂且工作不稳定，需要额外配置直流电源和额外的补能装置。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种柔性直流换流阀型式试验装置及方法，其仅需要两个试品阀段经谐振电路并联连接构成电流通路，即可实现稳态运行，利用单一交流电源即可实现试品阀段和充电、补能，不需要配置直流电源和额外的补能装置。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种柔性直流换流阀型式试验装置，包括第一试品阀段、第二试品阀段、变压模块电路、交流谐振电路，所述变压模块电路包括变压器T，所述变压器T具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组与开关K01、交流试验电源S串接，所述副边绕组与第一电容器C1、切换开关K02串联后，再与所述交流谐振电路并联，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段一端相连接并接地，另外一端分别连接至所述交流谐振电路两端，所述交流谐振电路用于给所述第一试品阀段和所述第二试品阀段提供直流电流通路并阻断交流电流分量，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段包括若干串联的半桥功率单元或全桥功率单元。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置，进一步地，所述交流谐振电路包括并联的第二电抗器L2和第二电容器C2。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置，进一步地，所述的变压器T的副边绕组至少具有三个分接头，所述分接头至少包括有高压端子、低压端子和公共端，其中，所述公共端与第一电容器C1的一端相连接，所述高压端子或低压端子与切换开关K02的一端相连接，所述变压模块电路在接入所述高压端子时的输出电压比接入所述低压端子时高且额定电流小。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置，进一步地，所述半桥功率单元包括绝缘栅双极型晶体管D1、绝缘栅双极型晶体管D2，所述绝缘栅双极型晶体管D1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D2的集电极串联形成半桥结构，电容器CH、放电电阻RH、旁路晶闸管TrH均与所述半桥结构并联，其中，旁路晶闸管TrH的阳极与绝缘栅双极型晶体管D1的集电极相连接，旁路晶闸管TrH的阴极与绝缘栅双极型晶体管D2的发射极相连接，通过控制触发绝缘栅双极型晶体管的导通和关断来控制所述半桥功率单元的投入和切除。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置，进一步地，所述全桥功率单元绝缘栅双极型晶体管D1、绝缘栅双极型晶体管D2、绝缘栅双极型晶体管D3、绝缘栅双极型晶体管D4，所述绝缘栅双极型晶体管D1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D2的集电极串联，所述绝缘栅双极型晶体管D3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D4的集电极串联，所述绝缘栅双极型晶体管D1的集电极与所述绝缘栅双极型晶体管D3的集电极连接且所述绝缘栅双极型晶体管D2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D4的发射极连接形成全桥结构，电容器CF、放电电阻RF、旁路晶闸管TrF均与所述全桥结构并联，其中，旁路晶闸管TrF的阳极与绝缘栅双极型晶体管D1的集电极相连接，旁路晶闸管TrF的阴极与绝缘栅双极型晶体管D2的发射极相连接，通过控制触发绝缘栅双极型晶体管的导通和关断来控制所述全桥功率单元的投入和切除。一种柔性直流换流阀型式试验装置的试验方法，利用如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置进行，其包括如下步骤：步骤1：预充电，将切换开关K02与调压器T的副边绕组的高压端子连接，使第一试品阀段和第二试品阀段获得相对较高的预充电电压；步骤2：切换至补能回路，待第一试品阀段和第二试品阀段中功率单元充电至设定电压数值且充电电流接近0时，将切换开关K02切换至低压端子；步骤3：解锁试品阀段，切换开关切换至补能回路后，解锁试品阀段，通过调节第一试品阀段和第二试品阀段的调制信号间的相位和幅值，以产生试品阀段所需的交流电流和直流电流分量；步骤4：稳态运行，试品阀段解锁后，通过改变第一试品阀段和第二试品阀段的调制信号控制两试品阀段之间的环流，其中，给第一试品阀段和第二试品阀段分别施加幅值、频率相等但相位角不同的正弦信号的调制波，在第一试品阀段和第二试品阀段中间的交流谐振电路和第一电容C1与副边绕组的串联回路将承受两者电压的差值，从而产生一相同频率的正弦环流，正弦环流通过第一电容C1与副边绕组的串联支路，直流分量通过交流谐振电路，正弦环流和直流分量合成所需的试验电流通过第一试品阀段和第二试品阀段。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置的试验方法，进一步地，步骤1中，包括步骤11：开始时，将变压器T调至输出电压为零，闭合开关K01；步骤12：缓慢上升变压器T的输出电压，对于半桥功率单元组成的试品阀段，在交流电源的正半波时对第一试品阀段充电，而交流电源的负半波时对第二试品阀段充电；对于全桥功率单元组成的试品阀段，试品阀段在交流电源两个方向上均充电；步骤13：待变压器T上升到设定电压，预充电阶段结束，第一试品阀段和第二试品阀段上的桥臂电容电压和等于交流试验电源S的峰值电压，此时将切换开关K02切换至低压端子。如上所述的柔性直流换流阀型式试验装置的试验方法，进一步地，步骤4中，给第一试品阀段和第二试品阀段分别施加正弦信号的调制波具体为：控制第一试品阀段和第二试品阀段中任一试品阀段的调制信号为正弦信号，调节另一个试品阀段的调制信号的幅值和相位，使得第一试品阀段和第二试品阀段中流过电流的直流分量和交流分量满足实验目标需求，并保持第一试品阀段和第二试品阀段之间的电容电压平均值相等。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：1、本专利技术将两个试品阀段经变压器二次绕组(即副边绕组)和电容器并联连接，可通过切换开关改变试品阀段所连接的变压器二次绕组(即副边绕组)，预充电阶段将变压器二次侧高压绕组接入实验回路，对试品阀预充电，二次绕组(即副边绕组)输出电压较高，仅通过较小的预充电电流。稳态运行时，切换开关将变压器低压绕组接入实验回路，低压绕组通过较大的稳态实验电流，而输出电压较低，补充试品阀段运行时能量损耗的需求。利用同一个变压器或调压器实现充电、补能，不需要配置直流电源。仅仅简单配置变压器二次侧高压小电流绕组和低压大电流绕组，主回路简单可靠。2、本专利技术利用LC并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性直流换流阀型式试验装置，包括第一试品阀段、第二试品阀段、变压模块电路、交流谐振电路，其特征在于，所述变压模块电路包括变压器T，所述变压器T具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组与开关K01、交流试验电源S串接，所述副边绕组与第一电容器C1、切换开关K02串联后，再与所述交流谐振电路并联，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段一端相连接并接地，另外一端分别连接至所述交流谐振电路两端，所述交流谐振电路用于给所述第一试品阀段和所述第二试品阀段提供直流电流通路并阻断交流电流分量，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段包括若干串联的半桥功率单元或全桥功率单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流换流阀型式试验装置，包括第一试品阀段、第二试品阀段、变压模块电路、交流谐振电路，其特征在于，所述变压模块电路包括变压器T，所述变压器T具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组与开关K01、交流试验电源S串接，所述副边绕组与第一电容器C1、切换开关K02串联后，再与所述交流谐振电路并联，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段一端相连接并接地，另外一端分别连接至所述交流谐振电路两端，所述交流谐振电路用于给所述第一试品阀段和所述第二试品阀段提供直流电流通路并阻断交流电流分量，所述第一试品阀段和所述第二试品阀段包括若干串联的半桥功率单元或全桥功率单元。


2.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀型式试验装置，其特征在于，所述交流谐振电路包括并联的第二电抗器L2和第二电容器C2。


3.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀型式试验装置，其特征在于，所述的变压器T的副边绕组至少具有三个分接头，所述分接头至少包括有高压端子、低压端子和公共端，其中，所述公共端与第一电容器C1的一端相连接，所述高压端子或低压端子与切换开关K02的一端相连接，所述变压模块电路在接入所述高压端子时的输出电压比接入所述低压端子时高且额定电流小。


4.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀型式试验装置，其特征在于，所述半桥功率单元包括绝缘栅双极型晶体管D1、绝缘栅双极型晶体管D2，所述绝缘栅双极型晶体管D1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D2的集电极串联形成半桥结构，电容器CH、放电电阻RH、旁路晶闸管TrH均与所述半桥结构并联，其中，旁路晶闸管TrH的阳极与绝缘栅双极型晶体管D1的集电极相连接，旁路晶闸管TrH的阴极与绝缘栅双极型晶体管D2的发射极相连接，通过控制触发绝缘栅双极型晶体管的导通和关断来控制所述半桥功率单元的投入和切除。


5.根据权利要求1所述的柔性直流换流阀型式试验装置，其特征在于，所述全桥功率单元绝缘栅双极型晶体管D1、绝缘栅双极型晶体管D2、绝缘栅双极型晶体管D3、绝缘栅双极型晶体管D4，所述绝缘栅双极型晶体管D1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D2的集电极串联，所述绝缘栅双极型晶体管D3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D4的集电极串联，所述绝缘栅双极型晶体管D1的集电极与所述绝缘栅双极型晶体管D3的集电极连接且所述绝缘栅双极型晶体管D2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管D4的发射极连接形成全桥结构，电容器CF、放电电阻RF、旁路晶闸管TrF均与所述全桥结构并联，其中，旁路晶闸管TrF的阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓鹏，孙勇，唐金昆，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44