[发明专利]换流阀高压运行电路、现场试验系统及控制方法

说明书

本申请提供换流阀高压运行电路、现场试验系统及控制方法。所述运行电路包括两个换流链、一个或两个级联式供能链，两个换流链分别包括N个子模块和M个子模块；级联式供能链包括至少N‑1个或至少M‑1个二极管单元；子模块包括并联连接的直流电容与功率单元；子模块的交流端串联连接，首端子模块和尾端子模块的交流端引出作为换流链交流端，两个换流链的一交流端经连接电抗器连接，另一交流端短接；二极管单元同方向串联连接，级联式供能链的阴极端与尾端子模块的直流电容正极连接，所有二极管单元的阳极端与对应换流链的子模块的直流电容的正极一一对应或经过第一限流器连接。

技术领域

本申请涉及大功率电力电子变流技术领域，具体涉及换流阀高压运行电路、现场试验系统及控制方法。

背景技术

随着电力电子技术在电力系统中的应用和发展，电力电子设备向着高压大容量模块化方向发展，尤其在柔性直流输电系统和链式静止无功发生器等领域得到广泛的应用，一般由若干个串联或者并联连接的子模块组成。

以海上风电柔直系统举例，海上风电并网是柔性直流输电的一个重要应用，柔直海上换流站需要建设在海上平台。考虑海上施工条件限制，无法在海上完成大型设备的安装和试验，需要在码头上进行设备安装、调试后把海上平台整体送至指定海域。若海上柔直换流站到达指定海域后发现大型设备出现质量缺陷等问题，需要把平台整体运输至试验码头进行处理，费用和时间成本非常高。

因此，对于上述应用工况，在码头上进行设备试验的环节至关重要，但码头通常只能提供小容量的低压电源。现有试验技术需要借助高压对换流链进行试验，如专利“CN107561456A，一种功率模块试验装置及试验方法”，该方案需要借助外加高压电源为换流链的子模块进行充电，无法依靠小容量的低压电源完成实验。专利“CN111026082 A一种换流链及其阀基控制器试验电路及试验方法”也提供了一种换流链试验电路和试验方法，该方法是利用一个低压输出的辅助换流阀和连接电抗器构造一个恒流源，利用低压恒流源为被测换流阀供能，由于辅助换流阀受到直流辅助电源输出电压的限制，无法通过级联方式输出高压，因此在充电和试验过程中，被测的换流阀两端不能承受高电压，换流阀子模块大多数处于旁路状态，很少量子模块轮换的投入到回路中，本质上还是一个低压试验系统，试验效率低，且不能验证高压大功率运行的工况。

另一方面，以柔性直流输电工程为例，通常在工程建设过程中需要先将子模块组装成阀塔，再对换流阀进行试验，换流阀成塔后极大的限制了试验的灵活性，现有试验方案只能进行子模块功能试验或者绝缘试验等分系统试验；由于缺少整个换流链的高压大功率运行试验方案，导致试验项目不完整，且试验效率低。

发明内容

本申请实施例提供一种换流阀高压运行电路，包括两个换流链、一个或两个级联式供能链，所述两个换流链分别包括N个子模块和M个子模块，N、M为大于等于1的整数；所述级联式供能链包括至少N-1个或至少M-1个二极管单元；所述子模块包括并联连接的直流电容与功率单元，所述功率单元包括功率半导体器件构成的半桥电路或/和全桥电路；所述子模块的交流端串联连接，首端子模块和尾端子模块的交流端引出作为换流链交流端，所述两个换流链的一交流端经连接电抗器连接，另一交流端短接，所述首端子模块为与所述级联式供能链的阳极端连接的子模块，所述尾端子模块为与所述级联式供能链的阴极端连接的子模块；所述二极管单元同方向串联连接，所述级联式供能链的阴极端与所述尾端子模块的直流电容正极连接，所有二极管单元的阳极端与对应换流链的所述子模块的直流电容的正极一一对应或经过第一限流器连接。

根据一些实施例，所述高压运行电路还包括至少一个充电补能模块，所述充电补能模块与对应换流链的首端子模块的直流电容并联连接；所述充电补能模块包括电源单元或串联连接的电源单元和二极管，所述电源单元包括直流电源，或交流电源与整流器。

根据一些实施例，所述二极管单元还包括第二限流器，所述第二限流器与二极管串联，所述第一限流器和所述第二限流器均包括电阻和/或电感。