[发明专利]一种有源型模块化换流器试验系统及控制方法

权利要求书

1.一种有源型模块化换流器试验系统，其特征在于，包括：

电抗器；

外部交流电源；

两个换流链，其中第一换流链一端经所述电抗器与第二换流链的一端连接，连接点定义为第一连接点，两个换流链的另一端直接连接，连接点定义为第二连接点；第一、二连接点分别连接至所述外部交流电源两端；

所述第一、二换流链均包括至少一个子模块；

所述子模块包括储能单元、功率单元与子模块控制单元；

所述功率单元包括由直流电容和四个功率半导体开关器件构成的全桥电路；所述功率单元的直流侧连接所述储能单元，所述功率单元的交流侧并联一个旁路开关；所述子模块控制单元从直流电容取能；所述储能单元为电池或超级电容。

2.根据权利要求1所述的换流器试验系统，其特征在于，所述外部交流电源电压、频率可调。

3.根据权利要求1所述的换流器试验系统，其特征在于，所述储能单元与功率单元之间还连接滤波单元或DC/DC变换器，所述DC/DC变换器为隔离型或非隔离型。

4.如权利要求1-3任一项所述的换流器试验系统的控制方法，其特征在于，所述试验系统工作于充电供能模式、功率控制模式或者故障旁路模式下；其中：

所述充电供能模式：用于启动外部交流电源为第一、二换流链直流电容充电；

所述功率控制模式：用于通过第一换流链控制交流输出电压、第二换流链控制交流电流，实现对两个换流链之间传递的有功功率和/或无功功率控制；所述交流输出电压指第一、二连接点之间的电压，所述交流电流指流过电抗器的电流；

所述故障旁路模式：用于当任意一个子模块发生故障时，闭锁子模块功率单元，闭合旁路开关。

5.根据权利要求4所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，所述充电供能模式包括如下步骤：

步骤11：启动所述外部交流电源，控制交流输出电压由0提升至试验充电电压；

步骤12：通过第一、二换流链功率单元中功率半导体器件的反并联二极管为直流电容充电，子模块控制单元上电；

步骤13：充电完毕后，关闭所述外部交流电源。

6.根据权利要求4所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，所述功率控制模式包括如下步骤：

步骤21：启动第一换流链功率单元，控制交流输出电压升高至试验电压值；

步骤22：启动第二换流链功率单元，通过控制交流输出电压的幅值和相位，在二个换流链之间产生电压差，间接调节输出的交流电流，控制有功功率和/或无功功率；

步骤23：第二换流链功率单元控制电流值上升到试验电流目标值，稳定运行后监视系统是否正常工作。

7.根据权利要求6所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，当以控制有功功率目标时，其中一个换流链中储能单元与另一个换流链中储能单元的充放电状态互补，间隔预设时间控制两个换流阀的有功功率流向反向以互换充放电状态，使两个换流链储能单元的荷电状态均衡。

8.根据权利要求6所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，当以控制有功功率目标时，所述控制方法还包括控制储能单元荷电状态SOC均衡，具体包括如下步骤：

步骤31：子模块控制单元接受由储能单元上送的SOC；

步骤32：计算单个换流链的平均SOC；

步骤33：每个子模块的SOC误差信号经过闭环调节修正控制指令；

步骤34：循环执行步骤31-33，维持各个子模块储能单元的SOC均衡。

9.根据权利要求6所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，当检测到任意一个换流链中存在子模块SOC达到临界值时，首先判断子模块储能单元是否异常，如存在异常则闭合旁路开关，如无异常，控制两个换流阀的有功功率流向反向以互换充放电状态。

10.根据权利要求4所述换流器试验系统的控制方法，其特征在于，所述故障旁路模式下，当任意一个换流链中旁路的子模块数量超过允许值之后，试验系统停止运行。