低频输电换流阀试验系统及其试验方法技术方案

本申请提出一种低频输电换流阀试验系统及其试验方法。低频输电换流阀试验系统包括混频电源支路和试验阀塔支路，混频电源支路输出的电压包括至少两种以上频率，记为第一频率交流电源和第二频率交流电源，第一频率交流电源不等于第二频率交流电源；试验阀塔支路包括N个试验阀段，试验阀段包括M个功率子模块；M和N均为大于等于1的自然数。所有试验阀段通过串联或并联形成试验阀塔支路，该支路串联连接第一频率交流电源、第二频率交流电源和电抗器支路，构成试验电路。通过采样试验阀塔支路的电压和电流信息，控制第一频率和第二频率电压电流相位，实现试验阀塔支路的功率运行需求，满足低频输电换流阀在生产制造过程中的带电试验需求。验需求。验需求。

【技术实现步骤摘要】
低频输电换流阀试验系统及其试验方法


[0001]本申请涉及电力电子应用
，具体而言，涉及一种低频输电换流阀试验系统及其试验方法。

技术介绍

[0002]传统工频输电系统采用50/60Hz时，相比直流供电系统，传输距离受限，并且还需要考虑系统无功以及分布参数的问题。虽然普及直流供电系统，在新能源应用、电能传输领域具有相当的优势，但直流断路器、直流变压器等设备成本昂贵，并且直流系统多数需要新建。
[0003]因此，对一些传输距离相对采用工频输电系统较远，但成本要求有限，或者一些需要进行设备改造运行的情况，可以采用低频输电系统。
[0004]低频输电系统可以降低输电频率，有利于改善系统无功以及分布参数的问题，从而实现一定的远距离输电。同时输电线路仍然可以保留工频线路，所以改造成本也相对直流供电系统较低。
[0005]但是，低频输电系统离不开交交变换器，用于工频和低频电压变换。目前常见的较成熟的交交变换器为模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter，M3C)。
[0006]模块化多电平矩阵变换器桥臂数目众多，在生产和制造过程中，需要进行试验测试验证。一般针对大型电力电子设备，多采用模块级或阀段级别测试。然而M3C变换器桥臂电流是两种频率叠加电流，进行实验验证，方法有别于先有MMC和SVG设备。
[0007]因此，需要提出一种低频输电换流阀试验系统及其试验方法，可以提供至少两种频率的叠加电流，实现试验阀塔支路的功率运行需求，满足低频输电换流阀在生产制造过程中的带电试验需求。
[0008]在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0009]本申请旨在提供一种低频输电换流阀试验系统及其试验方法，可以提供至少两种频率的叠加电流，实现试验阀塔支路的功率运行需求，满足低频输电换流阀在生产制造过程中的带电试验需求。
[0010]根据本申请的一方面，提出一种低频输电换流阀试验系统，其特征在于，所述低频输电换流阀试验系统包括混频电源支路和试验阀塔支路，所述混频电源支路和所述试验阀塔支路并联连接，其中：
[0011]所述混频电源支路输出的电压包括至少第一频率的交流电压和第二频率的交流电压，所述第一频率不等于所述第二频率；
[0012]所述试验阀塔支路包括N个试验阀段，所述试验阀段包括M个功率子模块；M和N均
为大于等于1的自然数。
[0013]根据一些实施例，所述试验阀塔支路还包括控制器，所述控制器控制所述试验阀段输出所述第一频率的交流电压和所述第二频率的交流电压叠加的交流电压。
[0014]根据一些实施例，所述功率子模块为交直变换子模块，包括交流端口和直流端口，所述功率子模块的所述交流端口依次串联连接。
[0015]根据一些实施例，所述功率子模块为全桥模块，包括4个全控型功率器件和电容器：
[0016]两两串联的所述全控型功率器件并联连接的节点构成所述功率子模块的所述直流端口；
[0017]所述电容器并联在所述功率子模块的所述直流端口；
[0018]两两串联的所述全控型功率器件的中点构成所述功率子模块的所述交流端口。
[0019]根据一些实施例，所述混频电源支路包括所述第一频率的第一交流电源和所述第二频率的第二交流电源。
[0020]根据一些实施例，所述混频电源支路包括多绕组变压器、Q个整流桥和Q个全桥模块、以及控制器，Q为大于等于1的自然数；其中：
[0021]所述多绕组变压器的原边连接交流电网，副边包括Q个绕组；
[0022]所述Q个绕组分别连接所述Q个整流桥的交流侧，所述Q个整流桥的直流侧连接所述全桥模块的所述直流端口，Q个所述全桥模块的所述交流端口级联后作为所述混频电源支路的输出端口；
[0023]所述控制器控制Q个所述全桥模块的所述交流端口生成包含频率为所述第一频率的交流电压和所述第二频率的交流电压叠加的交流电压。
[0024]根据一些实施例，所述试验系统还包括P个电抗器支路，P为大于等于1的自然数。
[0025]根据一些实施例，所述电抗器支路包括串联电抗器和启动支路；
[0026]所述启动支路包括启动电阻、启动开关和旁路开关。
[0027]根据一些实施例，如前文中任一项所述的低频输电换流阀试验系统：
[0028]所述电抗器支路包括第一电抗器支路、第二电抗器支路
…
第K电抗器支路；
[0029]所述试验阀塔支路的X1个所述试验阀段串联连接，形成第一试验阀塔支路；所述试验阀塔支路的X2个所述试验阀段串联连接，形成第二试验阀塔支路
……
所述试验阀塔支路的Xk个所述试验阀段串联连接，形成第k试验阀塔支路，其中，X1+X2
……
+Xk＝N，k＝P，N≥k；
[0030]所述第一电抗器支路串联连接第一试验阀塔支路，所述第二电抗器支路串联连接第二试验阀塔支路
……
所述第k电抗器支路串联连接第k试验阀塔支路，这些串联的支路并联连接后，与所述混频电源支路并联。
[0031]根据本申请的一方面，提出一种低频输电换流阀试验系统的试验方法，包括：
[0032]若所述混频电源支路采用电力电子电路实现，启动所述混频电源支路，输出包含所述第一频率和所述第二频率的交流电压；
[0033]闭合所述启动支路的所述充电开关，完成对所述试验阀塔支路的充电；
[0034]闭合所述启动支路的所述旁路开关，通过所述试验阀塔支路的所述控制器解锁所述试验阀塔支路；
[0035]采样所述试验阀塔支路电流，通过所述试验阀塔支路的所述控制器闭环控制，调节所述试验阀塔支路电压，使得所述试验系统的所述串联电抗器以及所述试验阀塔支路电流达到额定状态。
[0036]通过采样试验阀塔支路的电压和电流信息，控制第一频率和第二频率电压电流相位，实现试验阀塔支路的功率运行需求，满足低频输电换流阀在生产制造过程中的带电试验需求。
[0037]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0038]通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，而不是对本申请的限制。
[0039]图1示出一示例性实施例的低频输电换流阀试验系统的示意图；
[0040]图2示出一示例性的低频输电换流阀试验系统的示意图的又一实施例；
[0041]图3示出一示例性的低频输电换流阀试验系统的示意图的又一实施例；
[0042]图4示出一示例性实施例的全桥模块的电路示意图；
[0043]图5示出一示例性实施例的低频输电换流阀试验系统的试验方法的流程图。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频输电换流阀试验系统，其特征在于，所述低频输电换流阀试验系统包括混频电源支路和试验阀塔支路，所述混频电源支路和所述试验阀塔支路并联连接，其中：所述混频电源支路输出的电压包括至少第一频率的交流电压和第二频率的交流电压，所述第一频率不等于所述第二频率；所述试验阀塔支路包括N个试验阀段，所述试验阀段包括M个功率子模块；M和N均为大于等于1的自然数。2.根据权利要求1所述的低频输电换流阀试验系统，其特征在于，所述试验阀塔支路还包括控制器，所述控制器控制所述试验阀段输出所述第一频率的交流电压和所述第二频率的交流电压叠加的交流电压。3.根据权利要求1所述的低频输电换流阀试验系统，其特征在于，所述功率子模块为交直变换子模块，包括交流端口和直流端口，所述功率子模块的所述交流端口依次串联连接。4.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于，所述功率子模块为全桥模块，包括4个全控型功率器件和电容器：两两串联的所述全控型功率器件并联连接的节点构成所述功率子模块的所述直流端口；所述电容器并联在所述功率子模块的所述直流端口；两两串联的所述全控型功率器件的中点构成所述功率子模块的所述交流端口。5.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述混频电源支路包括所述第一频率的第一交流电源和所述第二频率的第二交流电源。6.根据权利要求3所述的试验系统，其特征在于，所述混频电源支路包括多绕组变压器、Q个整流桥和Q个全桥模块、以及控制器，Q为大于等于1的自然数；其中：所述多绕组变压器的原边连接交流电网，副边包括Q个绕组；所述Q个绕组分别连接所述Q个整流桥的交流侧，所述Q个整流桥的直流侧连接所述全桥模块的所述直流端口，Q个所述全桥模块的所述交流端口级联后作为所述混频电源支路的输出端口；所述控制器控制Q个所述全桥模块的所述交流端口生成包含频率为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晨，王宇，谢晔源，吴小丹，卢宇，段军，姜田贵，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：