[实用新型]柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，属于电力电子在电力系统应用领域。

背景技术

基于电力电子模块化的概念，模块化多电平换流器(MMC)由若干个结构相同的子模块(SM)串联组成，其功率和电压等级主要由阀子模块串联级数、阀子模块的通流能力和耐压强度决定，因此阀子模块是影响换流阀可靠稳定运行的关键组成部分。基于MMC的柔性直流输电装置，投入工程使用前，需从可靠性的角度对阀子模块进行充分验证，以保证换流阀系统安全稳定运行。

阀子模块内部各组件的失效与其在运行过程中经受的电热应力作用累积有关：既可能是电磁瞬态失效；也可能是依赖于时间的热疲劳损伤累积导致的老化失效，主要是受各个组件内部电热应力不平衡导致的。因此阀子模块试验的可靠性验证主要从其遭受的电热应力角度入手。然而MMC换流阀通常具有高电压、大电流、级数多、容量大等特点，直接搭建等同于实际运行工况的试验环境是非常困难的，因此通常采取等效试验的方法对MMC阀子模块进行验证。

功率运行试验装置的主要目的是测试子模块的电压、电流、温度等应力能否满足装置的长期稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，可提供与实际工况相当甚至超过实际工况应力的功率运行试验，为阀子模块投入实际使用提供可靠验证。

实现上述目的技术方案是：柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，包括陪试模块、待试模块、负载电抗器L和直流补能电源，其中：

所述陪试模块包括电容器C1、泄能电阻R1、IGBT器件T11、反并联二极管器件D11、IGBT器件T12、反并联二极管器件D12、晶闸管VT1和旁路开关K1，所述电容器C1和泄能电阻R1并联，所述IGBT器件T11与IGBT器件T12串联后与所述泄能电阻R1并联，所述反并联二极管器件D11与所述IGBT器件T11相连；所述反并联二极管器件D12与所述IGBT器件T12相连；所述晶闸管VT1的一端与所述IGBT器件T11和IGBT器件T12的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T12和泄能电阻R1的相接端相连；所述旁路开关K1与所述晶闸管VT1并联；

所述待试模块包括电容器C2、泄能电阻R2、IGBT器件T21、反并联二极管器件D21、IGBT器件T22、反并联二极管器件D22、晶闸管VT2和旁路开关K2，所述电容器C2和泄能电阻R2并联，所述IGBT器件T21与IGBT器件T22串联后与所述泄能电阻R2并联，所述反并联二极管器件D21与所述IGBT器件T21相连；所述反并联二极管器件D22与所述IGBT器件T22相连；所述晶闸管VT2的一端与所述IGBT器件T21和IGBT器件T22的相接端相连，另一端与所述IGBT器件T22和泄能电阻R2的相接端相连；所述旁路开关K2与所述晶闸管VT2并联；

所述IGBT器件T11和泄能电阻R1的相接端与所述IGBT器件T21和泄能电阻R2的相接端相连；

所述旁路开关K1和晶闸管VT1的一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的一个相接端相连；

所述旁路开关K1和晶闸管VT1的另一个相接端与所述旁路开关K2和晶闸管VT2的另一个相接端通过所述负载电抗器L相连；

所述直流补能电源包括补能电源E、充电电阻Rc和隔离开关Kc，所述隔离开关Kc与所述充电电阻Rc并联；

所述补能电源E与所述充电电阻Rc串联后与所述电容器C1并联。

上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其中，所述陪试模块的输出高压侧和待试模块的输出高压侧通过所述负载电抗器L相连，所述陪试模块的输出低压侧和待试模块的输出低压侧直接相连；

所述直流补能电源同时为所述陪试模块和待试模块提供功率输入，所述功率输入包括投入运行前的电容充电和投入后的电能补充；

所述试验装置投入稳定运行后，所述隔离开关Kc闭合，减少所述充电电阻Rc的有功消耗。

上述的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，其中，所述陪试模块和待试模块均取自柔性直流输电MMC阀。

本实用新型的柔性直流输电换流阀子模块功率运行试验装置，通过电容和电抗器谐振产生试验所需电流，该试验装置简单易操作，可满足MMC阀子模块的型式试验要求，测量阀子模块的电压应力、电流应力和热应力等电磁瞬态和稳态参量，可用于阀子模块的工程设计，与现有技术相比，有益效果是：