[发明专利]多电平换流器半桥式子模块连续电流运行试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于电压源换流器的柔性直流输电（VSC-HVDC）领域，特别是多电平换流器的半桥式子模块连续电流运行试验装置。

背景技术

随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的柔性直流输电（VSC-HVDC）技术日益受到重视。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter)是VSC-HVDC系统中应用的电压源换流器的一种，它由多个半桥或全桥式子模块按照一定的方式连接而成，通过分别控制各个子模块IGBT组件的投入和切除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。

半桥式子模块如图1所示，由两个IGBT组件T1、T2和二极管Dsm1、Dsm2以及子模块电容器Csm组成。IGBT组件T1和二极管Dsm1反并联形成IGBT/Diode模块1，IGBT组件T2和二极管Dsm2反并联形成IGBT/Diode模块2；IGBT/Diode模块1和IGBT/Diode模块2顺序串联后与子模块电容Csm并联连接，子模块上端为正端、下端为负端。

VSC-HVDC在进行大容量传输时，电压源换流器必须长期高电压、大电流运行，其可靠性是电力系统安全运行的关键。所以，每个子模块在投入运行前都必须进行试验运行，然而如果通过搭建一个与实际工况相同的负荷环境来试验，则需要整个换流器和相关系统的配合，几乎与实际系统无异，所以，这种试验方式是不可行的。因此，必须构建一个等效试验平台，对换流器子模块进行与实际工况强度相当的试验验证。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流器半桥式子模块连续电流运行试验方法，用以解决如何用试验验证换流器子模块在运行工况下的承受情况的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种换流器半桥式子模块连续电流运行试验方法，设置换流器半桥式子模块连续电流运行试验装置，包括依次连接的一个可调交流电源，一个桥式不控整流电路和直流母线，直流正负母线之间设有串联的直流侧滤波电容器（C1、C2），直流正母线用于连接试品子模块正端，直流负母线用于连接试品子模块负端；所述直流滤波电容器（C1、C2）的串联点连接一个电感（L），该串联点用于通过该电感（L）连接试品子模块的两开关器件连接点（m），试验方法步骤如下：1）在试品子模块的两端加直流电压，为试品子模块的电容（Csm）和连接在试品子模块两端的电容器支路充电，电容器支路电支路由所述两直流滤波电容器（C1、C2）串联构成； 2）充电完毕后，控制试品子模块上、下开关器件的投切，在电感（L）上形成连续、可控的电流。

通过依次连接的一个可调交流电源和一个桥式不控整流电路为所述充电支路充电。

采用SPWM控制方式控制试品子模块上、下开关器件的投切。

还设置有一条放电支路，放电支路与充电支路并联；在所述步骤2）持续一定时间后，启动放电支路进行放电。

所述放电支路由放电控制开关（KM）与放电电阻（R）串联而成。本发明中，通过搭建一个与实际工况等效的试验平台，实现了对模块化多电平换流器子模块大电流、高电压和稳态热强度条件下的连续电流运行性能的验证。就此而言，本发明提供的柔性直流输电模块化多电平换流器半桥式子模块连续电流运行试验装置可满足子模块连续电流运行试验的要求。此外，本发明提供的子模块连续电流试验装置，仅通过对试品子模块两个IGBT器件的控制，可方便的实现电感上大电流的连续输出，操作灵活，对模块化多电平换流器半桥式子模块实际工况电流实现了良好的复现。

本发明提供的方案使试品子模块IGBT组件长时间耐受与实际工况相当的连续电流，并能充分考核IGBT组件的发热情况，试验装置简单灵活、操作方便，可满足柔性直流输电多电平换流器半桥式子模块运行试验的要求。

附图说明

图1是半桥式子模块电路原理图；

图2是试验系统电路原理图；

图3是连续电流运行试验电流波形；

图4是连续电流运行试验电压波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。