一种直流耗能模块的试验电路及其试验方法技术

本发明专利技术公开一种直流耗能模块的试验电路及其试验方法，可控电源支路的正、负极分别连接等效整流支路的正、负极输入端，用于输出可控的电源给等效整流支路；等效整流支路的正、负极输出端分别连接耗能支路的正、负极输入端，用于模拟整流站及线路参数并传输给耗能支路；耗能支路的正、负极输入端还分别与等效逆变支路的正、负极输入端相并联，用于通过反复开通和关断耗能支路中的电阻支路维持电压稳定；等效逆变支路，用于模拟逆变站。优点：可以实现直流耗能模块在实际工况相同或相近的电压、电流及热应力等关键应力，用以验证直流耗能模块设计的正确性。本发明专利技术还公开一种直流耗能模块的试验电路的试验方法。能模块的试验电路的试验方法。能模块的试验电路的试验方法。

【技术实现步骤摘要】
一种直流耗能模块的试验电路及其试验方法


[0001]本专利技术涉及一种直流耗能模块的试验电路及其试验方法，属于电力电子


技术介绍

[0002]在高压直流输电系统中，直流耗能装置是至关重要的设备。直流耗能装置主要应用于海上风电送出的应用场景，送电端为惯性电源，当受电端发生故障时，由于送电端功率无法送出，将在直流侧母线累积能量，造成直流输电线路的电压升高，对设备的安全运行造成危害。
[0003]现有技术中，采用的方法是采用直流耗能装置，当直流电压过高时，通过电力电子器件的控制，投入电阻，电阻的投入将使直流电压下降；此时，再去关断电阻放电回路，直流电压再上升，反复的开通和关断电阻支路，形成滞环控制的效果，从而维持直流电压的稳定。
[0004]直流耗能模块的功能是否正常，直接决定着直流耗能装置是否能够正常运行。直流耗能模块试验的目的就是验证在设计、生产、制造、装配过程中没有发生损坏、性能能否满足。直流耗能模块在出厂时需要对其进行详细完备的例行试验，通过在试验环境中构建等效的试验电路，实现直流耗能模块在实际工况相同或相近的电压、电流及热应力等关键应力是提高直流耗能模块可靠性的重要试验手段。但是，关于直流耗能模块的试验电路及试验方法，目前尚无简便易行的方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种直流耗能模块的试验电路及其试验方法，可以实现直流耗能模块在实际工况相同或相近的电压、电流及温度等关键应力，用以验证直流耗能模块设计的正确性。
>[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种直流耗能模块的试验电路，包括：可控电源支路、等效整流支路、耗能支路以及等效逆变支路；其中，所述可控电源支路的正、负极分别连接等效整流支路的正、负极输入端，用于输出可控的电源给等效整流支路；所述等效整流支路的正、负极输出端分别连接耗能支路的正、负极输入端，用于模拟整流站及线路参数并传输给耗能支路；所述耗能支路的正、负极输入端还分别与等效逆变支路的正、负极输入端相并联，用于通过反复开通和关断耗能支路中的电阻支路维持电压的稳定；所述等效逆变支路，用于模拟逆变站。
[0007]进一步的，所述可控电源支路包括相互串联的第一直流电源和第一控制开关，并将与第一直流电源的正极方向一致的一端为可控电源支路的正极，而另一端为可控电源支路的负极。
[0008]进一步的，所述等效整流支路包括第一直流电容、第二直流电容，第一电感、第二电感；其中，与可控电源支路的正、负极分别连接的第一直流电容的两端为等效整流支路的正、负极输入端；第一直流电容的正极还与第一电感的一端连接，第一电感的另外一端与第二电感的一端连接，第二电感的另外一端为等效整流支路的正极输出端；同时，第一电感的另外一端连接第二直流电容的正极，第二直流电容的负极与第一直流电容的负极连接，第二直流电容的负极为等效整流支路的负极输出端。
[0009]进一步的，所述，整流站用于交流
‑
直流变换，第一直流电容用于模拟整流站的等效直流电容；第一电感和第二直流电容用于模拟线路的杂散参数；第二电感用于模拟线路上的平波电抗器。
[0010]进一步的，所述耗能支路包括直流耗能模块与第一放电电阻；其中，与等效整流支路的正极输出端连接的直流耗能模块一端为耗能支路的正极输入端，直流耗能模块另外一端与第一放电电阻一端连接，第一放电电阻另外一端与等效整流支路的负极输出端连接，第一放电电阻另外一端为耗能支路的负极输入端。
[0011]进一步的，所述直流耗能模块包括第一半导体器件、第一续流二极管、第二续流二极管、第二半导体器件、第二放电电阻及第三直流电容；其中，第一半导体器件反并联连接第一续流二极管；第一半导体器件集电极还与第二续流二极管的阳极连接，第二续流二极管的阴极与第三直流电容正极连接，第三直流电容负极与第一半导体器件发射极连接；所述第二续流二极管的阳极还与第二半导体器件集电极连接，第二半导体器件发射极与第二放电电阻串联后，还与第二续流二极管的阴极连接；所述第一半导体器件的集电极为直流耗能模块正极输出端子，所述第一半导体器件的发射极为直流耗能模块负极输出端子。
[0012]进一步的，所述直流耗能模块的个数为一个或多个，若为多个，则所有直流耗能模块之间为串联。
[0013]进一步的，所述等效逆变支路包括第三二极管与第四直流电容；其中，与耗能支路的正极输出端连接的第三二极管的阳极为耗能支路的正极输入端，第三二极管的阴极与第四直流电容的正极串联连接，第四直流电容的负极与耗能支路的负极输入端连接，第四直流电容的负极为等效逆变支路的负极输入端。
[0014]进一步的，所述第四直流电容用于模拟逆变站的等效直流电容，所述逆变站用于直流
‑
交流变换。
[0015]一种直流耗能模块的试验电路的试验方法，包括如下步骤：步骤1：设定耗能支路电压控制目标上限值U1，下限值U2；步骤2：闭合可控电源支路的第一控制开关，通过第一直流电源依次给等效整流支路的第一直流电容、第二直流电容、耗能支路的直流耗能模块的第三直流电容以及等效逆变支路的第四直流电容充电；步骤3：检测的耗能支路电压超过上限值U1后，所述试验电路处于耗能模式，转入步骤4；步骤4：导通直流耗能模块的第一半导体器件，维持该状态时间长度为
△
t1；步骤5，检测的耗能支路电压低于下限值U2后，则关断直流耗能模块的第一半导体器件，维持该状态时间长度为
△
t2；
步骤6：在耗能模式下，检测直流耗能模块内的第三直流电容电压，若超过设定的上限值，则延时导通时间长度为
△
t3的第二半导体器件，对第三直流电容进行放电操作，维持第三直流电容电压在一个安全范围内；步骤7：断开可控电源支路的第一控制开关，关断第一半导体器件及第二半导体器件，完成对直流耗能模块的试验。
[0016]进一步的，当转入步骤3后，在反复执行步骤3
‑
5的过程中，如检测到耗能支路电压持续上升，将
△
t1的时间增加，
△
t2的时间减小；如检测到耗能支路电压持续下降，将
△
t2的时间增加，
△
t1的时间减小；当转入步骤3后，在反复执行步骤3
‑
5的过程中，如检测到耗能支路的电压波动过大，同时减少
△
t1和
△
t2，提高两种工作模式的切换频率；如检测到耗能支路的电压波动过小，同时增大
△
t1和
△
t2，降低两种工作模式的切换频率。
[0017]进一步的，根据不同工况实时调整第一半导体器件导通时间
△
t1和关断时间
△
t2，调节导通和关断的占空比，以及两种工作模式切换的频率，实现对第一半导体器件的电压、电流及热应力试验。
[0018]进一步的，通过调整第二半导体器件的开通延时
△
t3，可以动态调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流耗能模块的试验电路，其特征在于，包括：可控电源支路、等效整流支路、耗能支路以及等效逆变支路；其中，所述可控电源支路的正、负极分别连接等效整流支路的正、负极输入端，用于输出可控的电源给等效整流支路；所述等效整流支路的正、负极输出端分别连接耗能支路的正、负极输入端，用于模拟整流站及线路参数并传输给耗能支路；所述耗能支路的正、负极输入端还分别与等效逆变支路的正、负极输入端相并联，用于通过反复开通和关断耗能支路中的电阻支路维持电压的稳定；所述等效逆变支路，用于模拟逆变站。2.根据权利要求1所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述可控电源支路包括相互串联的第一直流电源和第一控制开关，并将与第一直流电源的正极方向一致的一端为可控电源支路的正极，而另一端为可控电源支路的负极。3.根据权利要求1所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述等效整流支路包括第一直流电容、第二直流电容，第一电感、第二电感；其中，与可控电源支路的正、负极分别连接的第一直流电容的两端为等效整流支路的正、负极输入端；第一直流电容的正极还与第一电感的一端连接，第一电感的另外一端与第二电感的一端连接，第二电感的另外一端为等效整流支路的正极输出端；同时，第一电感的另外一端连接第二直流电容的正极，第二直流电容的负极与第一直流电容的负极连接，第二直流电容的负极为等效整流支路的负极输出端。4.根据权利要求3所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述，整流站用于交流
‑
直流变换，第一直流电容用于模拟整流站的等效直流电容；第一电感和第二直流电容用于模拟线路的杂散参数；第二电感用于模拟线路上的平波电抗器。5.根据权利要求1所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述耗能支路包括直流耗能模块与第一放电电阻；其中，与等效整流支路的正极输出端连接的直流耗能模块一端为耗能支路的正极输入端，直流耗能模块另外一端与第一放电电阻一端连接，第一放电电阻另外一端与等效整流支路的负极输出端连接，第一放电电阻另外一端为耗能支路的负极输入端。6.根据权利要求5所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述直流耗能模块包括第一半导体器件、第一续流二极管、第二续流二极管、第二半导体器件、第二放电电阻及第三直流电容；其中，第一半导体器件反并联连接第一续流二极管；第一半导体器件集电极还与第二续流二极管的阳极连接，第二续流二极管的阴极与第三直流电容正极连接，第三直流电容负极与第一半导体器件发射极连接；所述第二续流二极管的阳极还与第二半导体器件集电极连接，第二半导体器件发射极与第二放电电阻串联后，还与第二续流二极管的阴极连接；所述第一半导体器件的集电极为直流耗能模块正极输出端子，所述第一半导体器件的发射极为直流耗能模块负极输出端子。7.根据权利要求5所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述直流耗能模块的个数为一个或多个，若为多个，则所有直流耗能模块之间为串联。8.根据权利要求1所述的直流耗能模块的试验电路，其特征在于，所述等效逆变支路包
括第三二...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳有鹏，谢晔源，姚宏洋，殷冠贤，段军，朱铭炼，连建阳，姜田贵，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：