[发明专利]一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑及控制方法

说明书

一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑及控制方法，拓扑包括补能电源、第一试品阀段、第二试品阀段、串联谐振支路。串联谐振支路包括由上至下串联的谐振电感L和谐振电容C，补能电源包括调压器T1、整流变压器T2、三相整流桥、平波电抗器L01、滤波电容C01、补能开关T0、补能电抗L02和续流二极管D1；补能电抗L02的一端连接补能开关T0与续流二极管D1串联的中间点，另一端与串联谐振支路的谐振电感L上端连接；第一试品阀段与第二试品阀段的交流输出端直接连接，第一试品阀段的公共端连接谐振电感L上端。使试品阀段运行在与工程实际运行电流、电压、换流、开关频率等一致的工作状态，能够考核试品阀段功能和性能是否满足工程要求。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电和电力电子应用技术领域，特别涉及一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑及控制方法。

背景技术

基于MMC拓扑的柔性直流输电在输电领域有着广泛的应用前景，而MMC-HVDC的核心部件是子模块，子模块组成阀段，由阀段组成换流器的6个桥臂。阀段的运行试验是为了考核MMC阀在柔性直流输电系统在实际工况下对电压、电流和热强度的耐受能力，是柔性直流输电工程设计中较为重要的环节，是柔直系统长期安全稳定运行的重要保证。

传统的运行试验装置拓扑为两个试品阀段中间加换流电抗，根据等效电压源换流原理实现两个试品阀段的交直流换流。试品阀段模块数一般5-8级，等效开关频率较低，因此要选用较大的换流电抗，这就导致等效压降较大，影响调制电压输出范围，进而导致电流可调节范围减小。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑及控制方法，使试品阀段运行在与工程实际运行电流、电压、换流、开关频率等一致的工作状态，能够考核试品阀段功能和性能是否满足工程要求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑，包括补能电源、第一试品阀段、第二试品阀段、串联谐振支路。

所述的串联谐振支路包括由上至下串联的谐振电感L和谐振电容C，谐振电感L上端连接补能电源，谐振电容C下端接地。LC谐振支路的谐振频率为50Hz。

所述的补能电源包括调压器T1、整流变压器T2、三相整流桥、平波电抗器L01、滤波电容C01、补能开关T0、补能电抗L02和续流二极管D1；调压器T1的二次侧依次经过整流变压器T2和三相整流桥整流后在滤波电容C01两端形成稳定的直流电压；补能开关T0与续流二极管D1串联后连接在滤波电容C01的两端，补能电抗L02的一端连接补能开关T0与续流二极管D1串联的中间点，另一端与串联谐振支路的谐振电感L上端连接；续流二极管D1的阳极和三相整流桥直流输出侧负极相连并作为运行试验拓扑的接地点；

第一试品阀段与第二试品阀段的交流AC输出端直接连接，第一试品阀段的公共端连接串联谐振支路的谐振电感L上端，第二试品阀段的公共端接地。

控制补能开关T0投切将补能电源能量经补能电抗L02输出到两个试品阀段，当T0关断时，试品阀段中流过的直流电流分量经续流二极管D1和补能电抗L02续流。

两个试品阀段与串联谐振支路串联形成谐振交流回路，通过分别控制两个试品阀段交流电压分量幅值产生需要的试验电流交流分量，分别控制两个试品阀段直流电压分量产生试验电流直流分量。

所述的一种串联谐振的柔性直流换流阀运行试验拓扑的控制方法，为分别控制左右两侧试品阀段控制电压中直流电压分量和交流电压分量，产生谐振的交流电流和直流电流；控制运行电流中交流分量达到交流设定值并通过直流分量的控制实现两侧电容电压平均值趋于一致；

包括第一试品阀段的控制方法、第二试品阀段的控制方法和补能电源开关控制方法。

进一步地，所述的第一试品阀段的控制方法具体包括如下：