专利名称：多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒�
技术领域：
本发明涉及基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)领域，特别是多电平换流器的半桥式子模块连续电流运行试验装置。
背景技术：
随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)技术日益受到重视。�？榛嗟缙交涣髌�(ModularMultilevel Converter)是VSC-HVDC系统中应用的电压源换流器的一种，它由多个半桥或全桥式子�？榘凑找欢ǖ姆绞搅佣桑ü直鹂刂聘鞲鲎幽？镮GBT组件的投入和切除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。 半桥式子�？槿缤糏所示，由两个IGBT组件T1、T2和二极管Dsml、Dsm2以及子�？榈缛萜鰿sm组成。IGBT组件Tl和二极管Dsml反并联形成IGBT/Diode�？�1，IGBT组件T2和二极管Dsm2反并联形成IGBT/Diode模块2 ； IGBT/Diode�？镮和IGBT/Diode�？�2顺序串联后与子�？榈缛軨sm并联连接，子模块上端为正端、下端为负端。VSC-HVDC在进行大容量传输时，电压源换流器必须长期高电压、大电流运行，其可靠性是电力系统安全运行的关键。所以，每个子模块在投入运行前都必须进行试验运行，然而如果通过搭建一个与实际工况相同的负荷环境来试验，则需要整个换流器和相关系统的配合，几乎与实际系统无异，所以，这种试验方式是不可行的。因此，必须构建一个等效试验平台，对换流器子模块进行与实际工况强度相当的试验验证。
发明内容
本发明的目的是提供一种换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ靡越饩鋈绾斡檬匝檠橹せ涣髌髯幽？樵谠诵泄た鱿碌某惺芮榭龅奈侍�。为实现上述目的，本发明的方案是一种换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ柚没涣髌靼肭攀阶幽？榱缌髟诵惺匝樽爸茫ㄒ来瘟拥囊桓隹傻鹘涣鞯缭矗桓銮攀讲豢卣鞯缏泛椭绷髂赶撸绷髡耗赶咧渖栌写闹绷鞑嗦瞬ǖ缛萜�(Cl、C2)，直流正母线用于连接试品子�？檎耍绷鞲耗赶哂糜诹邮云纷幽？楦憾耍凰鲋绷髀瞬ǖ缛萜�(Cl、C2)的串联点连接一个电感(L)，该串联点用于通过该电感(L)连接试品子�？榈牧娇仄骷拥�(m)，试验方法步骤如下1)在试品子�？榈牧蕉思又绷鞯缪梗云纷幽？榈牡缛�(Csm)和连接在试品子模块两端的电容器支路充电，电容器支路电支路由所述两直流滤波电容器(Cl、C2)串联构成；2)充电完毕后，控制试品子�？樯�、下开关器件的投切，在电感(L)上形成连续、可控的电流。通过依次连接的一个可调交流电源和一个桥式不控整流电路为所述充电支路充电。采用SPWM控制方式控制试品子�？樯�、下开关器件的投切。还设置有一条放电支路，放电支路与充电支路并联；在所述步骤2)持续一定时间后，启动放电支路进行放电。所述放电支路由放电控制开关(KM)与放电电阻(R)串联而成。本发明中，通过搭建一个与实际工况等效的试验平台，实现了对�？榛嗟缙交涣髌髯幽？榇蟮缌鳌⒏叩缪购臀忍惹慷忍跫碌牧缌髟诵行阅艿难橹�。就此而言，本发明提供的柔性直流输电�？榛嗟缙交涣髌靼肭攀阶幽？榱缌髟诵惺匝樽爸每陕阕幽？榱缌髟诵惺匝榈囊�。此外，本发明提供的子�？榱缌魇匝樽爸茫鐾ü允云纷幽？榱礁鯥GBT器件的控制，可方便的实现电感上大电流的连续输出，操作灵活，对�？榛嗟缙交涣髌靼肭攀阶幽？槭导使た龅缌魇迪至肆己玫母聪�。本发明提供的方案使试品子�？镮GBT组件长时间耐受与实际工况相当的连续电流，并能充分考核IGBT组件的发热情况，试验装置简单灵活、操作方便，可满足柔性直流输电多电平换流器半桥式子�？樵诵惺匝榈囊�。
图I是半桥式子�？榈缏吩� 图2是试验系统电路原理 图3是连续电流运行试验电流波形；
图4是连续电流运行试验电压波形。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。如图2所示的试验系统，由试验装置和试品子�？楣钩�。试验装置包括三相调压器TY、三相升压整流变压器TR，三相整流桥、放电控制开关KM、放电电阻R、直流侧滤波电容器C1、C2以及电感L ;直流侧滤波电容器C1、C2串联在直流母线之间；试品子�？榈牧娇仄骷拥鉳通过电感L与电容器Cl、C2串联点DCO相连；试品子�？榈缛萜鰿sm正极与直流正母线相连，负极与直流负母线相连。放电支路连接在直流正负母线之间，由放电控制开关KM与放电电阻R串联而成。试验开始时，调节调压器TY，通过变压器、整流桥建立直流母线电压，同时对电容器Cl、C2和试品子�？榈缛萜鰿sm进行充电，待直流母线电压达到试验要求后停止调节调压器；待电容器Cl、C2和子模块电容器Csm充电完成后，输出大功率绝缘栅双极型晶闸管IGBT器件的触发脉冲，子�？楣ぷ髟诹缌髟诵凶刺皇云纷幽？楣ぷ髟诳占涫噶柯隹淼髦芐PWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)方式下,通过对试品子�？樯舷翴GBT�？榈耐肚锌刂疲梢愿谋淞礁鯥GBT�？榱又械愕牡缪梗喽杂诹降缛萜髁又械愕闹绷鞯缙剑诘绺蠰上形成了一个可控的电压，从而产生一个可控的电流，该电流流经试品子模块，使试品子�？槟褪芡导使た鐾窳拥牡缌髑慷群腿惹慷龋迪侄宰幽？榱缌髟诵惺匝榈哪康�。试验结束后，闭锁IGBT器件的触发脉冲，闭合开关KM，将电容器C1、C2和子�？榈缛軨sm中的能量释放完毕。如图2所示给出了�？榛嗟缙交涣髌靼肭攀阶幽？榱缌髟诵惺匝榈缌鞑ㄐ�。电流波形有效值为1200A，周期为50Hz，呈正弦波形式。如图3所示给出了模块化多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榈缪共ㄐ�。包括子�？榈缛軨sm电压和电容器C1、C2电压。子�？榱缌髟诵惺匝樽幽？榈缛莸缪共ㄐ问谴ǘ闹绷鞯缪梗骄滴�1030V，电压波动的频率为100Hz，波动峰峰值为40V ;电容器C1、C2的电压也为带波动的直流电压，平均值为515V，电压波动频率为50Hz，波动峰峰值为210V。 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本申请后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在申请待批本发明的权利申请要求保护范围之内。
权利要求
1.一种多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ涮卣髟谟冢柚没涣髌靼肭攀阶幽？榱缌髟诵惺匝樽爸茫ㄒ来瘟拥囊桓隹傻鹘涣鞯缭矗桓銮攀讲豢卣鞯缏泛椭绷髂赶撸绷髡耗赶咧渖栌写闹绷鞑嗦瞬ǖ缛萜�(Cl、C2)，直流正母线用于连接试品子�？檎耍绷鞲耗赶哂糜诹邮云纷幽？楦憾耍凰鲋绷髀瞬ǖ缛萜�(C1、C2)的串联点连接一个电感(L)，该串联点用于通过该电感(L)连接试品子�？榈牧娇仄骷拥鉛)，试验方法步骤如下1)在试品子�？榈牧蕉思又绷鞯缪梗云纷幽？榈牡缛�(Csm)和连接在试品子�？榱蕉说牡缛萜髦烦涞纾缛萜髦返缰酚伤隽街绷髀瞬ǖ缛萜�(C1、C2)串联构成；2)充电完毕后，控制试品子�？樯�、下开关器件的投切，在电感(L)上形成连续、可控的电流。
2.根据权利要求I所述的多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ涮卣髟谟冢ü来瘟拥囊桓隹傻鹘涣鞯缭春鸵桓銮攀讲豢卣鞯缏肺龀涞缰烦涞�。
3.根据权利要求I所述的多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ涮卣髟谟冢捎肧PWM控制方式控制试品子�？樯稀⑾驴仄骷耐肚�。
4.根据权利要求3所述的换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ涮卣髟谟冢股柚糜幸惶醴诺缰罚诺缰酚氤涞缰凡⒘辉谒霾街�2)持续一定时间后，启动放电支路进行放电。
5.根据权利要求4所述的多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ涮卣髟谟冢龇诺缰酚煞诺缈刂瓶�(KM)与放电电阻(R)串联而成。
全文摘要
本发明涉及一种多电平换流器半桥式子�？榱缌髟诵惺匝榉椒ǎ街枞缦�1)在试品子�？榈牧蕉思又绷鞯缪梗云纷幽？榈牡缛�(Csm)和连接在试品子�？榱蕉说牡缛萜髦烦涞纾缛萜髦返缰酚伤隽街绷髀瞬ǖ缛萜�(C1、C2)串联构成；2)充电完毕后，控制试品子�？樯�、下开关器件的投切，在电感(L)上形成连续、可控的电流。本发明用以解决如何用试验验证换流器子�？樵谠诵泄た鱿碌某惺芮榭龅奈侍�。
文档编号G01R31/00GK102944768SQ201210360290
公开日2013年2月27日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者姚为正, 张建, 吴金龙, 杨美娟, 刘刚, 刘普, 韩坤, 梁燕, 甄帅 申请人:许继集团有限公司, 国家电网公司
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