一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统。试验方法包括：将试验电路的试验参数代入试验电路以获取被试子模块在预设时间内的平均损耗；将平均损耗代入MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取MMC子模块的最高结温和结温波动；判断最高结温与结温波动是否符合预设条件，若符合则将试验参数作为MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整试验参数，直至MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。本发明专利技术实施例能够模拟MMC长期恒温运行的实际工况，简化实际高温运行试验的调试步骤，并降低实际高温运行试验中子模块及其内部IGBT器件的损坏风险，有利于减少实际高温运行试验的成本，保障试验设备安全。保障试验设备安全。保障试验设备安全。

【技术实现步骤摘要】
一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统


[0001]本专利技术实施例涉及输配电
，尤其涉及一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统。

技术介绍

[0002]子模块是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的基本组件和最小功率变换单元。通过开展子模块的高温运行试验，试验人员不仅能够验证MMC的载流能力及散热性能，还能够获知子模块中绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)在器件老化和失效等方面的可靠性参数。
[0003]目前，现有标准规定的高温运行试验环境与器件实际工况存在差异，并未考虑MMC在长期满负荷运行时，IGBT器件在持续高结温下导电及散热的老化特性是否符合可靠性要求。例如，基于现有较为常用的温箱法对子模块开展温度运行试验的方案就难以契合器件的实际工况，其原因在于：温箱法是通过对空气加热进而完成子模块加热过程的方法，该方法的加热方式是由外至内的；然而，在实际工况下，子模块的热量主要由功率器件产生，是一种由内及外的加热方式。基于此，二者在子模块各部分形成的温度梯度完全不同。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统，以通过模拟MMC长期恒温运行的实际工况，简化实际高温运行试验的调试步骤，并降低实际高温运行试验中子模块及其内部IGBT器件的损坏风险，有利于减少实际高温运行试验的成本，保障试验设备安全。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种MMC子模块的高温运行试验方法，该高温运行试验方法包括：
[0006]将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗；其中，所述试验电路包括：被试子模块、陪试子模块、负载电抗和补能电源，所述被试子模块的输入端通过所述负载电抗与所述陪试子模块的输入端电连接，所述被试子模块的输出端及所述陪试子模块的输出端均与所述补能电源电连接；
[0007]将所述平均损耗代入所述MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取所述MMC子模块的最高结温和结温波动；
[0008]判断所述最高结温与所述结温波动是否符合预设条件，若符合则将所述试验参数作为所述MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。
[0009]可选地，将所述试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗包括：
[0010]将所述试验电路的试验电压、负载电流、开关频率、进水温度以及进水流量代入所述试验电路。
[0011]可选地，所述调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件包括：
[0012]固定所述试验电压、所述负载电流、所述开关频率、所述进水温度以及所述进水流量中的四个参数，调整另外一个参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。
[0013]可选地，所述预设条件为：所述最高结温与预设最高结温的误差在第一预设范围内，且所述结温波动与预设结温波动的误差在第二预设范围内。
[0014]可选地，在将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗之前还包括：
[0015]利用仿真软件搭建所述试验电路。
[0016]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种MMC子模块的高温运行试验系统，用于执行第一方面所述的MMC子模块的高温运行试验方法，所述MMC子模块的高温运行试验系统包括：
[0017]试验电路和所述MMC子模块的暂态热阻抗模型；
[0018]所述试验电路包括：被试子模块、陪试子模块、负载电抗和补能电源，所述被试子模块的输入端通过所述负载电抗与所述陪试子模块的输入端电连接，所述被试子模块的输出端及所述陪试子模块的输出端均与所述补能电源电连接。
[0019]可选地，所述被试子模块包括：第一电容、第一IGBT、第一二极管、第二IGBT和第二二极管；
[0020]所述第一IGBT的发射极与所述第一二极管的阳极电连接，所述第一IGBT的集电极与所述第一二极管的阴极电连接并作为所述被试子模块的第一输出端；
[0021]所述第二IGBT的发射极与所述第二二极管的阳极电连接并作为所述被试子模块的第二输出端，所述第二IGBT的集电极与所述第二二极管的阴极电连接，并与所述第一IGBT的发射极电连接后作为所述被试子模块的输入端；
[0022]所述第一电容的第一端与所述第一IGBT的集电极电连接，所述第一电容的第二端与所述第二IGBT的发射极电连接。
[0023]可选地，所述陪试子模块包括：第二电容、第三IGBT、第三二极管、第四IGBT和第四二极管；
[0024]所述第三IGBT的发射极与所述第三二极管的阳极电连接，所述第三IGBT的集电极与所述第三二极管的阴极电连接并作为所述陪试子模块的第一输出端；
[0025]所述第四IGBT的发射极与所述第四二极管的阳极电连接并作为所述陪试子模块的第二输出端，所述第四IGBT的集电极与所述第四二极管的阴极电连接，并与所述第三IGBT的发射极电连接后作为所述陪试子模块的输入端；
[0026]所述第二电容的第一端与所述第三IGBT的集电极电连接，所述第二电容的第二端与所述第四IGBT的发射极电连接。
[0027]可选地，所述试验电路还包括控制器，所述控制器与所述第一IGBT的门极、所述第二IGBT的门极、所述第三IGBT的门极及所述第四IGBT的门极电连接，用于控制所述第一IGBT、所述第二IGBT、所述第三IGBT及所述第四IGBT的导通状态。
[0028]可选地，所述补能电源包括整流模块和变压器；
[0029]所述整流模块的输出端与所述被试子模块的输出端及所述陪试子模块的输出端电连接，所述整流模块的输入端与所述变压器的输出端电连接，所述变压器的输入端用于接入电源。
[0030]本专利技术实施例所提供的技术方案，通过将试验电路的试验参数代入试验电路以获取被试子模块在预设时间内的平均损耗；将平均损耗代入MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取MMC子模块的最高结温和结温波动；判断最高结温与结温波动是否符合预设条件，若符合则将试验参数作为MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整试验参数，直至MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。
[0031]与现有脱离MMC实际工况的高温运行试验方法相比，基于试验电路和暂态热阻抗模型，本专利技术实施例能够模拟MMC长期恒温运行的实际工况。此外，通过比较MMC子模块的最高结温和结温波动及预设条件，并将符合条件的试验参数作为MMC子模块的实际运行参数，本专利技术实施例不仅简化了实际高温运行试验的调试步骤，还降低了实际高温运行试验中子模块及其内部IGBT器件的损坏风险，有利于减少实际高温运行试验的成本，有效保障试验设备安全。
附图说明
[0032]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，包括：将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗；其中，所述试验电路包括：被试子模块、陪试子模块、负载电抗和补能电源，所述被试子模块的输入端通过所述负载电抗与所述陪试子模块的输入端电连接，所述被试子模块的输出端及所述陪试子模块的输出端均与所述补能电源电连接；将所述平均损耗代入所述MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取所述MMC子模块的最高结温和结温波动；判断所述最高结温与所述结温波动是否符合预设条件，若符合则将所述试验参数作为所述MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。2.根据权利要求1所述的MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，将所述试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗包括：将所述试验电路的试验电压、负载电流、开关频率、进水温度以及进水流量代入所述试验电路。3.根据权利要求2所述的MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，所述调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件包括：固定所述试验电压、所述负载电流、所述开关频率、所述进水温度以及所述进水流量中的四个参数，调整另外一个参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。4.根据权利要求1所述的MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，所述预设条件为：所述最高结温与预设最高结温的误差在第一预设范围内，且所述结温波动与预设结温波动的误差在第二预设范围内。5.根据权利要求1所述的MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，在将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗之前还包括：利用仿真软件搭建所述试验电路。6.一种MMC子模块的高温运行试验系统，用于执行权利要求1
‑
5任一项所述的MMC子模块的高温运行试验方法，其特征在于，所述MMC子模块的高温运行试验系统包括：试验电路和所述MMC子模块的暂态热阻抗模型；所述试验电路包括：被试子模块、陪试子模块、负载电抗和补能电源，所述被试子模块的输入端通过所述负载电抗与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁奕，潘维，陈振良，吴栋，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：