一种模块化换流阀测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种模块化换流阀测试装置及测试方法，属于柔性输电技术领域。测试装置包括充电电源回路模块、充电网络模块、放电网络模块以及放电回路模块；充电电源回路模块连接模块化换流阀中边缘子模块交流端和充电网络模块，其包括串联的直流电源和充电开关；放电回路模块包括至少一个放电回路，放电回路连接模块化换流阀中边缘子模块交流端放电网络模块其包括串联的耗能元件和放电开关；充电网络模块包括多个充电支路，各充电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元正极；放电网络模块包括多个放电支路，各放电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元负极。本发明专利技术可实现对换流阀中各子模块进行充放电测试并提升测试效率，适用于现场测试。适用于现场测试。适用于现场测试。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化换流阀测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及柔性输电
，特别是一种模块化换流阀测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]为满足负荷持续增长及地区增量新能源外送等需求，采用柔性交直流输电技术实现区域电能可控输送及优化配置具有广泛需求。基于电力电子技术的新型柔性交流、直流输电技术，可大幅提高线路输电能力、均衡电网潮流分布，在满足负荷持续增长及地区增量新能源外送等需求的同时，增强电网运行的经济性、灵活性和可靠性。
[0003]近年来，电力电子换流器技术从两电平、三电平等拓扑发展到多电平拓扑技术，其中级联H桥换流链、模块化多电平换流器MMC是典型代表，这也使电力电子技术在高电压大功率输电领域得以更大范围推广应用。在级联H桥换流链、模块化多电平换流器拓扑中，采用分散的、小型的子模块通过串联构成高电压、大容量的换流阀，将电压源换流器的直流电容分散到各个子模块中。换流阀子模块主要有半桥型子模块、全桥型子模块等，模块化多电平换流器子模块可采用半桥型、全桥型子模块，也可混合采用全桥型子模块与半桥型子模块（简称混合型），主要用于柔性直流输电、混合直流输电、统一潮流控制器、高压直流配网等需要直流侧进行功率交换的场景；级联H桥换流器子模块一般采用全桥型子模块，多用于链式静止同步补偿器（STATCOM）、静止同步串联补偿器（SSSC）、模块化矩阵变换器（MMMC）等不需要直流侧传输功率的应用场景。可见，全桥型子模块可以输出正、负、零三个电平，单个桥臂（或换流链）即可输出正弦波电压，可以实现调制比大范围变化，控制灵活性更高，另外H桥子模块的MMC具有直流故障自阻断能力，其在柔性交直流输电中有更广泛的应用。
[0004]在高压大功率应用场景，多电平换流器数量子模块较多，可达到成百上千个，现场按照换流阀塔布置。为了保证柔性输电工程换流阀安全带电和可靠运行，在带电投运前必须通过一系列的试验来检查换流阀及阀控系统安装连接正确、预期功能正常，现有的测试方法存在接线复杂、效率低、耗时长的缺点，且容易接线恢复错误等风险，同时难以覆盖二次系统全部环节，可能导致换流阀带电失败甚至损坏设备。因此，针对模块化H桥换流阀现场测试技术进行研究，提出一种模块化H桥换流阀低压加压测试技术，对于采用H桥型子模块的多电平换流器安全并网具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种模块化换流阀测试装置及测试方法，能够实现对换流阀中各子模块进行充放电测试，且适用于现场测试，能够提升测试效率。
[0006]一方面，本专利技术提供一种模块化换流阀测试装置，所述模块化换流阀包括交流端级联的多个子模块，所述多个子模块均为全桥子模块，或者，所述多个子模块包括全桥子模块和半桥子模块；所述子模块包括电容单元；所述测试装置包括充电电源回路模块、充电网络模块、放电网络模块以及放电回路模块；
所述充电电源回路模块包括用于连接模块化换流阀中边缘子模块交流端的第一端，用于连接充电网络模块的第二端，以及串联在其第一端与第二端之间的直流电源和充电开关；所述放电回路模块包括至少一个放电回路，所述放电回路包括用于连接模块化换流阀中边缘子模块交流端的第一端，用于连接放电网络模块的第二端，以及串联在其第一端与第二端之间的耗能元件和放电开关；所述充电网络模块包括多个充电支路，所述多个充电支路的输入端相连作为所述充电网络模块的输入端，各充电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元正极；所述放电网络模块包括多个放电支路，所述多个放电支路的输入端相连作为所述放电网络模块的输入端，各放电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元负极。
[0007]可选的，所述全桥子模块包括所述电容单元，以及由功率开关T1、T2、T3、T4依次连接形成的全桥电路单元，位于其中一个桥臂上的T3与T4的连接点为第一交流端，位于另一个桥臂上的T1与T2的连接点为第二交流端；所述电容单元正极连接在T1与T3的连接点上，电容单元负极连接在T2与T4的连接点上；半桥子模块包括所述电容单元，以及由功率开关T1、T2连接形成半桥电路单元，所述电容单元并接于所述半桥电路单元的桥臂上，所述电容单元的负极为半桥子模块的第一交流端，T1与T2的连接点为半桥子模块的第二交流端；所述模块化换流阀中，相邻两个子模块之间，前一个子模块的第二交流端连接至后一个子模块的第一交流端。
[0008]也即，本专利技术的测试装置能够适用于全部由全桥子模块或半桥子模块构成的模块化换流阀，也可适用于由部分全桥子模块和部分半桥子模块构成的模块化换流阀。
[0009]除上述组成外，子模块还包括对应各功率开关设置的反向并联二极管，以及续流晶闸管、旁路开关、均压电阻、取能电源PW、中央控制板SMC、驱动电路GDU、散热器等。
[0010]可选的，所述放电回路模块包括两个放电回路，两个放电回路的第一端分别连接至模块化换流阀的两个交流端，两个放电回路的第二端分别连接至放电网络模块的输入端。可用于从两侧分别开展放电测试，形成不同的放电路径，以能够对不同的功率器件进行测试。
[0011]可选的，所述充电电源回路模块还包括串接在第一端与第二端之间的限流单元，所述限流单元采用电阻和/或电感；所述放电回路模块中的所述耗能元件采用电阻和/或电感。
[0012]可选的，所述充电支路中串接有充电侧二极管，所述多个充电支路中的充电侧二极管的阳极相连，作为所述充电网络模块的输入端，各充电支路中充电侧二极管的阴极作为相应充电支路的输出端；所述放电支路中串接有放电侧二极管，所述多个放电支路中的放电侧二极管的阳极相连，作为所述放电网络模块的输入端，各放电支路中放电侧二极管的阴极作为相应放电支路的输出端。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种基于第一方面所述模块化换流阀测试装置的测试方法，包括充电测试方法和/或放电测试方法；所述充电测试方法包括：
闭合所述充电电源回路模块的充电开关，断开所述放电回路的放电开关，从最靠近所述充电电源回路模块的第一级子模块开始，依次对各子模块进行充电及充电完成后的功能测试；其中，对第一级子模块进行充电和充电完成后的功能测试包括：所述直流电源经该子模块的交流端以及对应的充电支路向该子模块的电容单元充电，在电容单元的电压达到启动阈值使得子模块的控制单元SMC运行后，进行该子模块的功能测试；在除最后一级子模块之外的其它任意一级子模块功能测试完成后，通过该子模块的控制单元SMC控制其功率开关的开断状态组合，以能够在所述充电电源回路模块与下一级子模块交流端之间形成充电通路，所述直流电源能够通过所述充电回路向该下一级子模块的电容单元充电；在该下一级子模块的电容单元的电压达到其阈值且其控制单元SMC运行后，进行该下一级子模块的功能测试；所述放电测试方法包括：断开所述充电电源回路模块的充电开关，闭合任意一个所述放电回路的放电开关，从最远离该放电回路的最后一级子模块开始，依次对各子模块进行电容单元放电和功能测试；其中，对于任意一级当前待测子模块，所述进行电容单元放电和功能测试包括：控制该子模块的功率开关的开断状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化换流阀测试装置，所述模块化换流阀包括交流端级联的多个子模块，所述多个子模块均为全桥子模块，或者，所述多个子模块包括全桥子模块和半桥子模块；所述子模块包括电容单元；其特征在于：所述测试装置包括充电电源回路模块、充电网络模块、放电网络模块以及放电回路模块；所述充电电源回路模块包括用于连接模块化换流阀中边缘子模块交流端的第一端，用于连接充电网络模块的第二端，以及串联在其第一端与第二端之间的直流电源和充电开关；所述放电回路模块包括至少一个放电回路，所述放电回路包括用于连接模块化换流阀中边缘子模块交流端的第一端，用于连接放电网络模块的第二端，以及串联在其第一端与第二端之间的耗能元件和放电开关；所述充电网络模块包括多个充电支路，所述多个充电支路的输入端相连作为所述充电网络模块的输入端，各充电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元正极；所述放电网络模块包括多个放电支路，所述多个放电支路的输入端相连作为所述放电网络模块的输入端，各放电支路的输出端分别连接一个子模块的电容单元负极。2.根据权利要求1所述的模块化换流阀测试装置，其特征在于：所述全桥子模块包括所述电容单元，以及由功率开关T1、T2、T3、T4依次连接形成的全桥电路单元，位于其中一个桥臂上的T3与T4的连接点为第一交流端，位于另一个桥臂上的T1与T2的连接点为第二交流端；所述电容单元正极连接在T1与T3的连接点上，电容单元负极连接在T2与T4的连接点上；所述半桥子模块包括所述电容单元，以及由功率开关T1、T2连接形成半桥电路单元，所述电容单元并接于所述半桥电路单元的桥臂上，所述电容单元的负极为半桥子模块的第一交流端，T1与T2的连接点为半桥子模块的第二交流端；所述模块化换流阀中，相邻两个子模块之间，前一个子模块的第二交流端连接至后一个子模块的第一交流端。3.根据权利要求1或2所述的模块化换流阀测试装置，其特征在于：所述放电回路模块包括两个放电回路，两个放电回路的第一端分别连接至模块化换流阀的两个交流端，两个放电回路的第二端分别连接至放电网络模块的输入端。4.根据权利要求3所述的模块化换流阀测试装置，其特征在于：所述充电电源回路模块还包括串接在第一端与第二端之间的限流单元，所述限流单元采用电阻和/或电感；所述放电回路模块中的所述耗能元件采用电阻和/或电感。5.根据权利要求1所述的模块化换流阀测试装置，其特征在于：所述充电支路中串接有充电侧二极管，所述多个充电支路中的充电侧二极管的阳极相连，作为所述充电网络模块的输入端，各充电支路中充电侧二极管的阴极作为相应充电支路的输出端；所述放电支路中串接有放电侧二极管，所述多个放电支路中的放电侧二极管的阳极相连，作为所述放电网络模块的输入端，各放电支路中放电侧二极管的阴极作为相应放电支路的输出端。6.一种基于权利要求1
‑
5任一项所述模块化换流阀测试装置的测试方法，其特征在于，包括充电测试方法，和/或，放电测试方法；所述充电测试方法包括：
闭合所述充电电源回路模块的充电开关，断开所述放电回路的放电开关，从最靠近所述充电电源回路模块的第一级子模块开始，依次对各子模块进行充电及充电完成后的功能测试；其中，对第一级子模块进行充电和充电完成后的功能测试包括：所述直流电源经该子模块的交流端以及对应的充电支路向该子模块的电容单元充电，在电容单元的电压达到启动阈值使得子模块的控制单元SMC运行后，进行该子模块的功能测试；在除最后一级子模块之外的其它任意一级子模块功能测试完成后，通过该子模块的控制单元SMC控制其功率开关的开断状态组合，以能够在所述充电电源回路模块与下一级子模块交流端之间形成充电通路，所述直流电源能够通过所述充电回路向该下一级子模块的电容单元充电；在该下一级子模块的电容单元的电压达到其阈值且其控制单元SMC运行后，进行该下一级子模块的功能测试；所述放电测试方法包括：断开所述充电电源回路模块的充电开关，闭合任意一个所述放电回路的放电开关，从最远离该放电回路的最后一级子模块开始，依次对各子模块进行电容单元放电和功能测试；其中，对于任意一级当前待测子模块，所述进行电容单元放电和功能测试包括：控制该子模块的功率开关的开断状态组合，或者同时控制该子模块与所述放电回路之间其它子模块的功率开关的开断状态组合，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，宾子君，王晨清，林金娇，周琦，孔祥平，郑俊超，陶艳，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
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