一种模块化多电平换流器子模块电容电阻测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种模块化多电平换流器子模块电阻电容测试系统及方法，属于柔性直流输电技术领域。该系统包括泄放回路、电源系统、电流采样回路和开关组。所述泄放回路包括泄放开关和泄放电阻，用于将被测子模块的电容进行放电；电源系统，包括电源系统开关、直流电压源、可变频交流电压源、正极母线和负极母线，用于向被测子模块的电容和电阻施加测试电压；电流采样回路，用于测量每个被测子模块在施加测试电压并达到稳态后的交流电流响应稳态值的幅值；开关组，包含连接子模块的若干个开关，用于将被测子模块接入电源系统中。本发明专利技术提供的技术方案，可以对模块化多电平换流器的子模块进行批量测试，且可重复测试，提高了效率和测试精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流器子模块电容电阻测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及了模块化多电平换流器的子模块电容电阻测试技术。

技术介绍

[0002]应用于柔性直流输电
的模块化多电平换流器通常每个桥臂由上百个子模块串联组成，子模块一般为半桥子模块或全桥子模块，半桥子模块如图1所示，全桥子模块如图2所示，每个子模块中包含电容器及并联的电阻。
[0003]由于模块化多电平换流器的子模块数量众多，基于现有仪器进行容值测量，需将子模块拆解后，进行电阻及电容的测试，费时费力。子模块重组后，其电气性能是否正常，仍需要进一步测试及验证，严重影响工作效率。
[0004]为了在有限的检修时间内，高效地完成模块容值阻值测量工作，开展模块化多电平换流器的子模块批量化快速测试方法的研究尤为必要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种模块化多电平换流器子模块电容电阻测试系统及方法，利用直流电压源和可变频交流电压源稳定输出测试电压，然后利用子模块响应电流及优化算法，实现模块化多电平换流器的子模块电容电阻的精确测量，具备批量化快测试能力，提高测试效率。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种模块化多电平换流器子模块电容电阻测试系统及方法，包括：泄放回路、电源系统、电流采样回路和开关组。
[0008]进一步，所述泄放回路包括泄放开关和泄放电阻，用于将被测子模块的电容进行放电；
[0009]进一步，所述电源系统，包括电源系统开关、直流电压源、可变频交流电压源、正极母线和负极母线，用于向被测子模块的电容和电阻施加测试电压；
[0010]进一步，所述电流采样回路，用于测量每个被测子模块在施加测试电压并达到稳态后的交流电流响应稳态值的幅值；
[0011]进一步，所述开关组，包含连接子模块的若干个开关，用于将被测子模块接入电源系统中。
[0012]进一步，所述泄放开关和电源系统开关不能同时闭合；
[0013]进一步，所述开关组在测试时可以选择若干个开关闭合，仅测试相应闭合的开关所对应的子模块的电容电阻，也可以同时闭合所有开关组内的开关，同时检测所有开关所对应的子模块的电容电阻以提高测试效率。
[0014]进一步，所述电流采样回路包括与所述被测子模块对应数量的电流采样单元。
[0015]进一步，所述开关组包括与所述被测子模块对应数量的开关单元。
[0016]进一步，该系统的子模块电阻电容测试方法具体包括以下步骤：
[0017]S1：闭合泄放回路开关K00，闭合开关组的所有开关，将被测子模块的电容电压进行泄放，电容电压泄放完成后，关断泄放回路开关K00；
[0018]S2：被测子模块的电容值和电阻值检测；
[0019]S3：重复S2步骤5次，求输出结果的平均值；
[0020]S4：输出待测子模块的电容值和电阻值。
[0021]进一步，步骤S2具体包括：
[0022]S201：设置可变频交流电压源的输出电压的角频率为ω1，幅值为V；
[0023]S202：闭合电源系统的开关K01和开关组的所有开关；
[0024]S203：待所有子模块电容电压进入稳态后，测量并记录各子模块支路的电流响应中的交流稳态分量的幅值分别为I
1_1
、I
2_1
、I
3_1
……
I
n_1
(下标包含两个变量，首个下标表示各子模块序号，第二个下标表示该第1次测量值)；
[0025]S204：重复步骤S1，对所有被测子模块的电容进行电压泄放；
[0026]S205：设置可变频交流电压源的输出电压的频率为ω2，幅值为V；
[0027]S206：闭合电源系统的开关K01和开关组的所有开关；
[0028]S207：待所有子模块电容电压进入稳态后，测量并记录各子模块支路的电流响应中的交流稳态分量的幅值分别为I
1_2
、I
2_2
、I
3_2
……
I
n_2
；
[0029]S208：计算子模块电容值和电阻值。以子模块1为例，子模块1的电容值C1和电阻值R1满足如下公式：
[0030][0031]求解上式，可计算得子模块1的电容值：
[0032][0033]计算得子模块1的电阻值：
[0034][0035]式中，C1为子模块1的电容值，R1为子模块1的电阻值，ω1为第1次闭合电源系统时的交流电压源输出电压的角频率，ω2为第2次闭合电源系统时的交流电压源输出电压的角频率，j为虚数算子，V为交流电压源输出电压的幅值，I1_1为第1次闭合电源系统时的子模块1支路的交流稳态分量的幅值，I1_2为为第2次闭合电源系统时的子模块1支路的交流稳
态分量的幅值。
[0036]同理，其他子模块的电容电阻值的计算过程与子模块1的电容电阻值计算过程类似，不再赘述。输出测试结果，本项测试结束。
[0037]本专利技术带来的有益效果在于：本专利技术提供的测试方法可以批量完成模块化多电平换流器的子模块电容电阻值测试，大幅提高了测试效率；同时，本专利技术的测试过程可以多次重复测试，并计算测试结果的平均值，从而高被测子模块电容电阻值的测试精度。
附图说明
[0038]图1是MMC半桥子模块拓扑结构示意图。
[0039]图2是MMC全桥子模块拓扑结构示意图。
[0040]图3是本专利技术提供的测试系统电路结构示意图。
[0041]图4是被测子模块的电容值和电阻值检测流程示意图。
具体实施方式
[0042]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。应该理解，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0043]下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术提供了一种模块化多电平换流器子模块电容电阻测试系统及方法，该测试系统电路结构示意图如图3所示。
[0044]参考图3，该测试系统电路结构包括：泄放回路、电源系统、电流采样回路和开关组。所述泄放回路包括泄放开关和泄放电阻，用于将被测子模块的电容进行放电；电源系统，包括电源系统开关、直流电压源、可变频交流电压源、正极母线和负极母线，用于向被测子模块的电容和电阻施加测试电压；电流采样回路，用于测量每个被测子模块在施加测试电压并达到稳态后的交流电流响应稳态值的幅值；所述开关组，包含连接子模块的若干个开关，用于将被测子模块接入电源系统中。
[0045]所述电流采样回路包括与所述被测子模块对应数量n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器子模块电阻电容测试系统，其特征在于：所述该系统包括泄放回路、电源系统、电流采样回路和开关组；所述泄放回路包括泄放开关和泄放电阻，用于将被测子模块的电容进行放电；电源系统，包括电源系统开关、直流电压源、可变频交流电压源、正极母线和负极母线，用于向所述被测子模块的电容和电阻施加测试电压；电流采样回路，用于测量每个所述被测子模块在施加测试电压并达到稳态后的交流电流响应稳态值的幅值；所述开关组，包含连接子模块的若干个开关，用于将被测子模块接入电源系统中。2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：所述泄放开关和电源系统开关不能同时闭合。3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：所述开关组在测试时选择若干个开关闭合，仅测试相应闭合的开关所对应的子模块的电容电阻；或者同时闭合所有开关组内的开关，同时检测所有开关所对应的子模块的电容电阻以提高测试效率。4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：所述电流采样回路包括与所述被测子模块对应数量的电流采样单元。5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：所述开关组包括与所述被测子模块对应数量的开关单元。6.一种模块化多电平换流器子模块电阻电容测试方法，其特征在于，包括泄放回路、电源系统、电流采样回路和开关组；所述泄放回路包括泄放开关和泄放电阻，用于将被测子模块的电容进行放电；所述测试方法包括以下步骤：S1：闭合泄放回路开关，闭合开关组的所有开关，将所述被测子模块的电容电压进行泄放，电容电压泄放完成后，关断泄放回路开关；S2：被测子模块的电容值和电阻值检测；S3：重复S2步骤5次，求输出结果的平均值；S4：输出待测子模块的电容值和电阻值。7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述被测子模块的电容值和电阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝良收，郭树永，郭强，李阳，彭飞燕，马虎涛，戴甲水，雷朝煜，唐力，
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天生桥局，
类型：发明
国别省市：