[实用新型]一种柔性直流输电MMC阀的故障电流运行试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柔性直流输电领域的运行试验装置，具体讲涉及一种柔性直流输电MMC阀的故障电流运行试验装置。 

背景技术

随着柔性直流输电(VSC-HVDC)技术在电力系统中的开始应用，其核心部件——大功率高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀的可靠性成为系统安全的关键。由于VSC-HVDC装置普遍具有电压高、电流大、容量大的特点，很难在试验环境中构建同实际运行工况相同的全载电路进行试验，因此如何在试验环境中构建等效的试验电路，进行与实际运行工况强度相当的试验成为解决问题的关键。 

基于模块化多电平换流器(MMC)的VSC-HVDC，是实现利用IGBT阀进行直流输电的一种方式。其核心部件称作MMC阀，在正常运行状态中，子模块通过上下两个IGBT的配合，可以输出两种电平：0电平和电容器电压。 

在柔性直流等基于可关断器件阀大功率电力电子装置的实际运行中，会发生由于系统故障、直流侧接地故障等原因引起子模块中下管IGBT的二极管过电流，由于二极管的不可控性，无法自身关断过电流，同时由于系统保护动作时间较长，二极管必须承受故障期间的过电流，但由于故障时的过电流会远远超过器件本身的耐受值，因此必须通过子模块中与下管IGBT反并联的保护晶闸管动作并分担大部分的过电流，以达到保护器件本身及装置的目的。MMC高压子模块故障电流运行试验的目的就是考验其对于故障电流运行工况下的最大电流、电压和温度应力作用的设计是正确的。试验中须通过外围电路向试品注入实际工况下的大电流和反向高电压。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种MMC流阀故障电流试验装置，该试验装置将指数衰减电流、正弦电流叠加施加于被试换流阀MMC阀上，使被试换流阀耐受同实际故障工况相当的暂态电流、暂态的热与损耗强度，实现对被试阀故障运行工况的试验考核。 

本实用新型采用下述技术方案实现本实用新型的目的： 

一种柔性直流输电MMC阀的故障电流运行试验装置，其改进之处在于，所述装置包括衰减电流注入回路、正弦电流注入回路、高电压注入回路和试品阀；试品阀的输出端分别与 所述衰减电流注入回路中的控制阀V1、正弦电流注入回路中的双向控制阀V2和高电压注入回路中的双向控制阀V3连接；所述衰减电流注入回路的低压端、正弦电流注入回路的低压端和高电压注入回路的低压端分别与试品阀的低压端相连后接地。 

本实用新型提供的一种优选的技术方案是：所述衰减电流注入回路包括电源E1、充电开关Kc1、直流电容器C1、负载电抗器L1、控制阀V1、集成门极换流阀晶体管IGCT、衰减电阻R和二极管D；所述电源E1与直流电容器C1并联；所述充电开关Kc1连接在所述电源E1与直流电容器C1之间；所述集成门极换流阀晶体管IGCT反并联二极管D组成可控关断器件G；所述可控关断器件G与衰减电阻R串联，组成G-R支路；所述负载电抗器L1和控制阀V1串联；所述G-R支路与直流电容器C1并联后与负载电抗器L1和控制阀V1串联。 

本实用新型提供的第二优选的技术方案是：所述正弦电流注入回路包括电源E2、充电开关Kc2、直流电容器C2、负载电抗器L2和双向控制阀V2；所述电源E2与直流电容器C2并联；所述充电开关Kc2连接在所述电源E2与直流电容器C2之间；所述负载电抗器L2和控制阀V2串联；所述直流电容器C2与所述负载电抗器L2和双向控制阀V2串联。 

本实用新型提供的第三优选的技术方案是：所述高电压注入回路包括电源E3、充电开关Kc3、直流电容器C3、负载电抗器L3和双向控制阀V3；所述电源E3与直流电容器C3并联；所述充电开关Kc3连接在所述电源E3与直流电容器C3之间；所述负载电抗器L3和控制阀V3串联；所述直流电容器C3与所述负载电抗器L3和双向控制阀V3串联。 

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是： 

1、本实用新型提供的试验装置通过试验电路中一系列辅助阀的触发配合，将指数衰减电流和正弦电流叠加施加于被试换流阀MMC阀，使被试换流阀耐受同实际故障工况相当的暂态电流、暂态的热与损耗强度，实现对被试阀故障运行工况的试验考核，而且本实用新型提供的试验装置对于不同试验方式的实现方便、简单； 

2、本实用新型提供的柔性直流输电MMC阀的故障电流运行试验装置完全满足MMC阀故障电流试验的要求，可提供同实际运行工况相当的暂态热强度、暂态故障电流强度、暂态高电压强度、附属电路损耗强度、电流变化率(di/dt)强度、电压变化率(dv/dt)强度。 

附图说明