[发明专利]压接型子模块过压击穿试验及其阀段运行回路的调整方法

说明书

本发明提供了压接型子模块过压击穿试验，通过在模拟阀段运行试验回路进行子模块过压击穿试验，可以有效验证半桥或/和全桥子模块构建柔直换流阀阀段在运行过程中发生模块击穿的通流可靠性问题，对柔直换流阀安全稳定运行有重要的支持作用。实现被试阀段指定的MMC子模块过压击穿以及过压击穿后系统平稳的切换至指定的通流工作状态。该方法同时考虑了半桥拓扑、全桥拓扑和半全桥混合拓扑的换流阀阀段试验的需求，可对指定的压接型子模块在运行中实现可靠击穿，并在运行试验回路中的被试子模块过压击穿前后，通过合适的控制策略使得系统平稳的切换至指定的通流工作状态，验证了柔直换流阀设备的故障通流能力，对柔性直流输电工程设备提供了有力支持。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体为压接型子模块过压击穿试验及其阀段运行回路的调整方法。

背景技术

目前，随着国内外柔直工程技术的不断发展，对柔直换流阀的可靠性和可用率要求也不断提高。新建设的柔直工程一般都采用压接型可关断器件，主要是因为压接型器件在击穿后呈现短路的特性如图4所示。MMC子模块一般都会设置旁路装置来确保模块故障时能够将故障模块从回路中隔离出去，但是在旁路装置发生拒动时，就需要可关断器件击穿来继续通流，保证换流阀继续可靠运行。

柔性直流(HVDC flexible)是由全控型电力电子器件构成的新一代高压直流输电技术，其具有有功功率和无功功率独立控制、无换向失败问题、能够向无源网络供电、谐波性能好等方面特点，适合于应用在分布式可再生能源并网、交流电网异步互联、向弱网或孤岛供电等领域。相较于两电平与三电平换流器，模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)具有适合高压大容量输电、功率器件损耗低、波形质量高等优点，该拓扑结构的提出大大促进了柔性直流输电技术的工程化应用。

MMC换流阀是柔性直流输电系统中的核心装备，如图1、图2和图3所示，其安全可靠性直接影响柔性直流输电工程的可靠性。在MMC换流阀正式运行前，需要进行包括绝缘试验和运行试验在内的型式试验。其中，MMC换流阀阀段运行试验的试验项目包括最小直流电压试验、功率器件过电流关断试验、最大电流连续运行试验、最大暂时过负荷运行能力试验、短路电流试验、模块旁路试验和功率模块抗干扰试验等，随着国内工程技术的发展，对MMC子模块发生故障后旁路开关失效情况提出了要求，于是子模块过压击穿试验也被业主纳入了运行试验的范畴内。

针对MMC换流阀运行试验相关技术，国内外开展了较多的研究。已有的研究中IEC62501—2009制定了阀段运行试验的标准，但没有指出实现的方法；国内一些研究制定了运行试验的试验方案，但没有明确实现的试验回路和控制策略，特别是对于子模块过压击穿试验没有明确的试验方法。

发明内容

针对现有技术中对于运行试验中存在无法验证半桥或/和全桥子模块构建柔直换流阀阀段在运行过程中发生模块击穿的通流可靠性的问题，本发明提供压接型子模块过压击穿试验及其阀段运行回路的调整方法，该方法可以有效验证半桥或/和全桥子模块构建柔直换流阀阀段在运行过程中发生模块击穿的通流可靠性问题，对柔直换流阀安全稳定运行有重要的支持作用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

压接型子模块过压击穿试验，包括如下步骤，

模拟搭建阀段运行试验回路，在运行试验回路中设置陪试阀段、被试阀段、供电回路和负载电感；陪试阀段和被试阀段分别包括若干个子模块串联设置，其中陪试阀段的若干个子模块与供电回路相连，陪试阀段与被试阀段通过负载电感相连；

选定试品子模块，在被试阀段中选定试品子模块，并对试品子模块旁路进行封锁后解锁柔直阀段；试品子模块在运行状态下稳定工作直到阀段水温达到设定值；

进行子模块过压击穿，将选定的试品子模块通过过压短路进行过压击穿。