[实用新型]一种模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置，属于电力电子和直流输电技术领域。

背景技术

柔性直流输电已经成为目前最有潜质的新型电力传输方式。由于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter，以下简称MMC）具有公共直流端，且有易拓展、有功无功可解耦控制、谐波特性优秀、开关器件损耗小等特点，十分适用于柔性直流输电系统。柔性直流输电模块化多电平换流器的电压和容量极高，无法在现场投运之前进行整机试验，因此必须通过等效试验手段有效地验证换流阀在额定工况下运行时所能长期承受的电压电流应力，并检验换流阀的压装及连接工艺、控制电源、控制、保护、冷却、电磁兼容等方面的设计是否达到了技术标准的要求。

申请号为201120310757.2的中国专利《柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的功率环试验装置》公开了一种试验装置，通过等效试验的方法在被试阀段上等效实现实际运行工况下的运行电压、电流与热强度。但是该装置需要充电电源和补能电源两个直流电源，所需直流电源较多，并且还需要在运行试验中通过额外的电压均衡控制算法将补能电源的能量分配到所有阀组件的直流电容上。另一方面换流阀在试验电路中的连接和运行方式与在实际装置中的连接和运行方式并不一致，导致试验运行工况与实际运行工况还是存在一定的差异，影响验证效果。

申请号为201310090549.X的中国专利《柔性直流输电MMC换流阀运行试验装置及试验方法》公开了一种试验装置和试验方法，但是该装置和方法也是需要充电电源和补能电源多个直流电源，并且换流阀组件在试验电路中的连接和运行方式与在实际装置中的连接和运行方式并不一致，导致试验运行工况与实际运行工况还是存在一定的差异，影响验证效果。

申请号为201110244817.X的中国专利《柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的背靠背试验方法》公开了一种背靠背试验方法，该方法通过将整流桥臂和逆变桥臂共同接入同一个交流电源，使电源发出的有功回到电源本身，降低了对电源容量的要求。但是这种方法需要使被测的换流阀接入交流电源，在测试过程中还需要实现换流阀并入交流电源的控制算法，实现较为复杂。并且由于测试中换流阀存在一定的谐波，容易对所使用的交流电源产生干扰，对交流电源的容量要求也较高。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置，使换流阀的稳态运行等效试验装置的电路结构更为简单，并通过换流阀间的功率对冲使直流电源只需提供试验装置运行期间产生的损耗，本实用新型的另一个目的是使换流阀在试验电路中所承受的电压电流运行工况与实际运行工况也最为接近，能够最为准确地对被测换流阀进行稳态运行试验。

本实用新型提出的模块化多电平换流器换流阀的功率对冲试验装置，包括直流电源、隔离开关，充电旁路开关、充电限流电阻、第一换流阀、第二换流阀、第三换流阀、第四换流阀、第一连接电抗、第二连接电抗、第三连接电抗、第四连接电抗、第一直流支撑电容和第二直流支撑电容；所述的第一换流阀的下端和第二换流阀的上端分别通过第一连接电抗和第二连接电抗连接在一起构成第一桥臂，两个连接电抗的连接点构成第一桥臂的交流输出端；所述的第三换流阀的下端和第四换流阀的上端分别通过第三连接电抗和第四连接电抗连接在一起构成第二桥臂，两个连接电抗的连接点构成第二桥臂的交流输出端，第一桥臂的交流输出端和第二桥臂的交流输出端相连；所述的直流电源的正极与隔离开关相互串联，所述的充电限流电阻与充电旁路开关相互并联，并联电路的一端与直流电源和隔离开关的串联电路相连，并联电路的另一端与第一直流支撑电容的正极、第一换流阀的上端和第三换流阀的上端相互连接；所述的直流电源的负极与第二直流支撑电容的负极、第二换流阀的下端和第四换流阀的下端相互连接，第一直流支撑电容的负极与第二直流支撑电容的正极相连后接地；所述的第一换流阀、第二换流阀、第三换流阀和第四换流阀分别包括第一半导体开关、第二半导体开关、第一二极管、第二二极管和直流电容，所述的第一半导体开关的集电极、第一二极管的阴极和直流电容的正极相互连接，第一半导体开关的发射极、第一二极管的阳极、第二半导体开关的集电极、第二二极管的阴极相互连接后构成换流阀的上端；第二半导体开关的发射极、第二二极管的阳极和直流电容的负极相互连接后构成换流阀的下端。