[实用新型]一种MMC功率模块控制保护闭环测试系统

说明书

本实用新型公开了一种MMC功率模块控制保护闭环测试系统，包括RTDS实时仿真器、MMC实时仿真装置、M个功率模块控制器、脉冲分配屏、阀控装置以及上层控制保护装置；所述阀控装置分别于所述上层控制保护装置和所述脉冲分配屏连接；所述脉冲分配屏与M个所述功率模块控制器连接；所述RTDS实时仿真器包括PB5板卡、GTAO板卡以及GTDI板卡；所述PB5板卡分别与所述GTAO板卡和所述GTDI板卡连接；所述MMC实时仿真装置包括GTFPGA板卡，所述MMC实时仿真装置的GTFPGA板卡与所述PB5板卡连接；所述GTFPGA板卡包括前面板光纤口和前面板通讯光口；所述前面板光纤口与所述M个功率模块控制器连接；所述前面板通讯光口与所述阀控装置连接，构成适用于模块化多电平换流器功率模块闭环试验系统。

技术领域

本实用新型涉及模块化多电平柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种MMC功率模块控制保护闭环测试系统。

背景技术

近几年，随着电力电子器件的发展，以及风力、太阳能等可再生能源发电技术的应用，柔性直流输电技术在国内外得到了快速发展和应用。相对传统的高压直流输电技术，柔性直流输电是一种控制更加灵活、谐波更少的新型直流输电方式，是基于可关断器件和脉冲宽度调制技术的电压源型换流器构成的直流输电系统，在新能源并网、孤岛供电以及异步联网等领域已有广泛应用。其中，特别是基于模块化多电平换流器(MMC,ModularMultilevel Converter)的柔性直流输电系统更是因为输出电压电平数高，谐波更少，不需要交流和直流滤波器，已在国内外的高压直流输电领域得到了广泛应用，如美国的TRANSBAY输电工程，挪威的Denmark直流输电工程，以及中国南方电网的±350kV鲁西背靠背异步联网工程。

柔性直流输电是一种采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)全控器件构成电压源型换流阀，进行直流输电传输的方式，模块化多电平(MMCMulti-levelmodularConverter)方式构成的换流阀即是其中一种，可参见J.DORH,H.HUANG,D.RETZMANN.A new Multilevel Voltage-sourced converter Topology forHVDCApplications[C],Cigre Symposium Paris2008,France。如图1所示是模块化多电平换流器的拓扑图，图中是三相六个桥臂的完整结构，图中每个桥臂由多个半桥子模块串联组成。

模块化多电平换流器是整个柔性直流输电系统的核心，而模块化多电平换流器是由三相六个桥臂组成，其中每个桥臂又由一个桥臂电抗器和若干个功率模块串联构成。功率模块是模块化多电平换流器的核心组成单元，是由可控开关器件和电容构成，一般常见的有半桥和全桥两种拓扑结构。功率模块的状态将直接影响模块化多电平换流器乃至整个柔性直流输电系统的安全可靠运行，因此有必要对模块化多电平换流器功率模块的控制保护做闭环测试，保障柔性直流输电系统的安全可靠运行。

现有的柔性直流输电系统闭环试验方法，一般是通过将换流器阀控及以上层级的控制保护装置接入至模拟一次系统的实时仿真器中，测试阀控及上层的控制保护功能和性能，目前还无法覆盖至功率模块层级的控制保护装置测试。实际的柔性直流输电工程中，一般是通过缩小功率和电压等级的物理样机动模试验，测试功率模块级的控制保护功能和性能。但动模试验不仅占地面积大，而且需要由大量功率模块单元构成的模块化多电平换流器、变压器、断路器和隔刀等实际装置构成一次试验系统，搭建试验系统不仅成本高，而且耗时耗力；此外，若试验过程中操作不慎，还将造成一次设备的损坏，试验测试项目也有限。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种MMC功率模块控制保护闭环测试系统，不仅可以全面测试模块化多电平换流器功率模块的控制保护设备的功能和性能，还可以减小试验场地占地面积，节约大量试验经济成本、人力成本和时间成本。实现方法简单，操作方便。