一种MMC子模块检测电路制造技术

本发明专利技术涉及一种MMC子模块检测电路，它包括MMC子模块回路和辅助检测电路；辅助检测电路包括继电器、电阻、电感和直流电压源V

【技术实现步骤摘要】
一种MMC子模块检测电路


[0001]本专利技术涉及电子元器件
，尤其涉及一种MMC子模块检测电路。

技术介绍

[0002]模块化多电平变换器(MMC)是柔性直流输电系统中的关键设备，并且以其模块化、可扩展性和低谐波失真率，以及低控制难度和高输出电压波形质量等优点，被广泛应用与新能源发电和直流配电网系统。
[0003]MMC的桥臂采用了子模块级联的方式，每个桥臂由N个子模块和一个串联电抗器组成，同相的上下两个桥臂构成一个相单元；常用的子模块有半桥结构和全桥结构，半桥结构如图1所示，其主要包括1个电容，2个压接式绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)模块，外围还包括1套散热器，1个机械开关、1套夹具、2个IGBT驱动等。MMC子模块体积庞大，重量可达400公斤以上，内部各部分耦合紧密。影响MMC子模块可靠性的因素中，开关管的可靠性起着决定性的作用，因此研究模块可靠性主要就是分析开关管的可靠性问题。
[0004]现阶段MMC子模块可靠性评估方法分为三种：在线检测、原位检测和离线检测。其中在线监测是在MMC模块运行过程中对子模块进行的同步性检测，该方法的实际可行性较低；原位检测是在MMC模块断开工作后，不改变原有电路结构下进行的检测，该方法可测参数有限，难以衡量MMC子模块的可靠性；离线检测是将MMC模块从工作电路中完全断开，不受原有电路影响的方法，该方法可测参数相对较多，但需从电路系统中拆卸，只能作为定期检测的手段。综合考虑实际工程情况，最常用的方法为离线检测。
[0005]现有的离线检测都是将MMC子模块整体拆解，对子模块中的IGBT模块独立进行双脉冲测试，得到足够衡量器件老化的参数后再重新组装。双脉冲电路的工作原理是将上管IGBT关断，下管驱动为一个双脉冲信号，通过第一个脉冲的下降沿得到下管的关断特性，第二个上升沿得到下管的开通特性。该方法虽然可以得到较多的参数数据，但需要将MMC子模块整体拆解，在拆解和重组的过程中会大大降低模块的可靠性。而且在MMC长期运行后，想要测量老化后的开关管的动态特性的方法常用的是双脉冲测试，采用传统的双脉冲测试电路需要对MMC子模块进行拆解，该过程会降低模块的可靠性，且整个检测过程操作困难，时间成本和人力成本都很大，难以实际运用在日常检修中。
[0006]申请号为202211418547.4的中国专利公开了“一种MMC子模块动态特性检测电路和方法”，其包括一个直流电源、一个IGBT半桥模块和一个电感，所述IGBT半桥模块包括第一IGBT器件和第二IGBT器件，所述电感的一端接于所述第一IGBT器件集电极的引出端，所述电感另一端接于MMC子模块的第三IGBT器件发射极的引出端；所述第二IGBT器件集电极接于MMC子模块的第四IGBT器件发射极的引出端。所述MMC子模块包括所述第三IGBT器件、第四IGBT器件和电容，所述第三IGBT器件和第四IGBT器件串联后得到的半桥电路与所述电容并联连接。但是，该技术方案的缺点为需要额外为陪测电路中的T1和T2提供驱动电路使得实际测评电路更加复杂，而且该技术方案只能检测MMC子模块的上管Q1，在放电时没有为
电容和电感等储能元件提供放电回路，使得测评结束后难以保证测试安全。
[0007]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此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

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种MMC子模块检测电路，解决了现有检测电路存在的不足。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种MMC子模块检测电路，它包括MMC子模块回路，还包括辅助检测电路、驱动电路和控制电路，驱动电路与MMC子模块回路连接，控制电路与辅助检测电路连接；所述辅助检测电路包括继电器、电阻、电感和直流电压源V
DC
；在MMC子模块回路上设置有P1、P2和P3三个电气功率端口，P1端口连接开关管S1的集电极，P3端口连接开关管S2的发射极，P2端口连接开关管S1的发射极和开关管S2的集电极，电容的两端分别与开关管S1的集电极和开关管S2的发射极连接；
[0010]所述电阻与电感串联，电感的另一端与P2端口连接，电阻的另一端分别与P1端口和继电器的公共触点连接，所述继电器的触点0与直流电压源V
DC
的负极连接和P3端口，触点1与直流电压源V
DC
的正极连接；通过控制电路控制调节继电器的连接状态实现对电容的充放电，使得被测器件处于不同测试阶段。
[0011]所述不同测试阶段依次包括自加热阶段、多脉冲测试阶段和放电阶段；自加热阶段为被测器件自升温阶段，通过反复对电容进行充电和放电，多脉冲测试阶段为被测器件的驱动为多脉冲信号驱动。
[0012]所述自加热阶段中当电容充电时，继电器公共触点与触点1连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，直流电压源V
DC
对电容进行充电，并使得被测器件开关管S2升温；
[0013]当电容放电时，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，电容自身进行放电，并使得被测器件开关管S2升温。
[0014]所述多脉冲测试阶段，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，开关管S2的驱动信号为一个或者多个多脉冲信号；
[0015]所述放电阶段，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，电容和电感进行放电。
[0016]一种MMC子模块检测电路，它包括MMC子模块回路，还包括第一辅助检测电路、第二辅助检测电路、驱动电路和控制电路，驱动电路与MMC子模块回路连接，控制电路与第一辅助检测电路和第二辅助检测电路连接；在MMC子模块回路上设置有P1、P2和P3三个电气功率端口，P1端口连接开关管S1的集电极，P3端口连接开关管S2的发射极，P2端口连接开关管S1的发射极和开关管S2的集电极，电容的两端分别与开关管S1的集电极和开关管S2的发射极连接；
[0017]所述第一辅助检测电路与P1、P2和P3三个电气功率端口连接，第二辅助检测电路与P1和P3两个电气功率端口；通过控制电路控制调节第一辅助检测电路和第二辅助检测电路与MMC子模块回路的连接状态，实现开关管S1和S2的不同测试阶段快速检测和两个开关管的切换。
[0018]所述第一辅助检测电路包括开关管S3和S4构成的半桥结构，半桥结构的两端并联
有第一直流电压源V
DC
，半桥结构的中心点与继电器K1的触点1连接，继电器K1的触点0与P1端口连接，继电器K1的公共触点依次串联一个电阻和一个电感后与P2端口连接，P3端口与开关管S4的发射极和第一直流电压源V
DC
的负极连接。
[0019]所述第二辅助检测电路包括继电器K2和断路器K3，断路器K3一端与P1端口连接，另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMC子模块检测电路，它包括MMC子模块回路，其特征在于：还包括辅助检测电路、驱动电路和控制电路，驱动电路与MMC子模块回路连接，控制电路与辅助检测电路连接；所述辅助检测电路包括继电器、电阻、电感和直流电压源V
DC
；在MMC子模块回路上设置有P1、P2和P3三个电气功率端口，P1端口连接开关管S1的集电极，P3端口连接开关管S2的发射极，P2端口连接开关管S1的发射极和开关管S2的集电极，电容的两端分别与开关管S1的集电极和开关管S2的发射极连接；所述电阻与电感串联，电感的另一端与P2端口连接，电阻的另一端分别与P1端口和继电器的公共触点连接，所述继电器的触点0与直流电压源V
DC
的负极连接和P3端口，触点1与直流电压源V
DC
的正极连接；通过控制电路控制调节继电器的连接状态实现对电容的充放电，使得被测器件处于不同测试阶段。2.根据权利要求1所述的一种MMC子模块检测电路，其特征在于：所述不同测试阶段依次包括自加热阶段、多脉冲测试阶段和放电阶段；自加热阶段为被测器件自升温阶段，通过反复对电容进行充电和放电，多脉冲测试阶段为被测器件的驱动为多脉冲信号驱动。3.根据权利要求2所述的一种MMC子模块检测电路，其特征在于：所述自加热阶段中当电容充电时，继电器公共触点与触点1连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，直流电压源V
DC
对电容进行充电，并使得被测器件开关管S2升温；当电容放电时，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，电容自身进行放电，并使得被测器件开关管S2升温。4.根据权利要求2所述的一种MMC子模块检测电路，其特征在于：所述多脉冲测试阶段，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，开关管S2的驱动信号为一个或者多个多脉冲信号；所述放电阶段，继电器公共触点与触点0连接，此时开关管S2导通，开关管S1断开，电容和电感进行放电。5.一种MMC子模块检测电路，它包括MMC子模块回路，其特征在于：还包括第一辅助检测电路、第二辅助检测电路、驱动电路和控制电路，驱动电路与MMC子模块回路连接，控制电路与第一辅助检测电路和第二辅助检测电路连接；在MMC子模块回路上设置有P1、P2和P3三个电气功率端口，P1端口连接开关管S1的集电极，P3端口连接开关管S2的发射极，P2端口连接开关管S1的发射极和开关管S2的集电极，电容的两端分别与开关管S1的集电极和开关管S2的发射极连接；所述第一辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：