[發(fā)明專利]柔性直流輸電換流閥穩(wěn)態(tài)大功率運(yùn)行試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210507352.7
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103033701B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚為正;劉剛;孫健;姚釗;夏克鵬;李海鯤
• 申請（專利權(quán)）人: 許繼電氣股份有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電換流閥穩(wěn)態(tài)大功率運(yùn)行試驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)

由于柔性直流輸電(VSC-HVDC)裝置普遍具有高電壓、強(qiáng)電流、大容量的特點(diǎn)，導(dǎo)致在試驗環(huán)境中很難構(gòu)建與實(shí)際運(yùn)行工況相同的全載電路進(jìn)行試驗，因此，如何在試驗環(huán)境中構(gòu)建等效的試驗電路，進(jìn)行與實(shí)際運(yùn)行工況強(qiáng)度相當(dāng)?shù)脑囼灣蔀榻鉀Q問題的關(guān)鍵。

基于模塊化多電平換流閥的VSC-HVDC，是利用IGBT閥進(jìn)行直流輸電的一種新技術(shù)，子模塊(SM)是構(gòu)成換流閥的最小功率單元，它由IGBT組成的半橋和電容器并聯(lián)組成，若干個子模塊串聯(lián)構(gòu)成一個換流閥組件，它能夠成比例體現(xiàn)換流閥的電氣特性，是進(jìn)行換流閥穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗的基本電氣單元。

通常，一個VSC-HVDC換流閥工程項目包括數(shù)千個子模塊，如果對所有子模塊逐個進(jìn)行穩(wěn)態(tài)功率試驗，這將是一項既費(fèi)時又費(fèi)力的工程，穩(wěn)態(tài)功率試驗的目的是對生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行測試，檢查有無元件溫升異常的地方，因此科學(xué)簡單的柔性直流輸電換流閥大功率穩(wěn)態(tài)試驗方法尤為重要，可以為柔性直流輸電換流閥大批量生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種柔性直流輸電換流閥穩(wěn)態(tài)大功率運(yùn)行試驗裝置及試驗方法，通過構(gòu)建與實(shí)際運(yùn)行工況相同的全載電路進(jìn)行換流閥穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行試驗，對元件電流、電壓和溫升的檢測，驗證換流閥設(shè)計的正確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的裝置方案是：一種柔性直流輸電換流閥穩(wěn)態(tài)大功率運(yùn)行試驗裝置，包括隔離變壓器(TR1)、整流橋(REC1)和換流閥閥組，所述整流橋的交流輸入端連接隔離變壓器，其直流輸出端連接換流閥閥組，該試驗裝置還包括一個BUCK-BOOST升降壓電路，該升降壓電路包括一個由IGBT與反并聯(lián)二極管組成的第一IGBT模塊、第一電阻(R)、直流母線支撐電容(C1)和負(fù)載電抗器(L1)，第一電阻(R)與第一IGBT模塊串聯(lián)后并聯(lián)在所述整流橋(REC1)的直流輸出端，所述直流母線支撐電容(C1)并聯(lián)在第一電阻(R)與第一IGBT模塊串聯(lián)支路的兩端，且通過負(fù)載電抗器(L1)連接換流閥閥組。

該試驗裝置還設(shè)有斷路器輸入開關(guān)(KM)、三相調(diào)壓器(TY)和濾波電抗器(LR)，所述斷路器輸入開關(guān)(KM)連接三相電源，并與三相調(diào)壓器(TY)、濾波電抗器(LR)和隔離變壓器(TR1)依次串聯(lián)。

所述換流閥閥組由一組串聯(lián)的換流閥子模塊組成，包括投入運(yùn)行的換流閥子模塊和冗余換流閥子模塊。

所述換流閥子模塊由子模塊旁路開關(guān)(K1n)、兩個第二IGBT模塊(T1n和T1m)、晶閘管(Tn)、子模塊電容(C_SM1N)和第二電阻(R1n)組成，所述第二IGBT模塊由一個IGBT器件和一個反并聯(lián)的二極管組成，所述兩個第二IGBT模塊(T1n和T1m)串聯(lián)，第二電阻(R1n)與子模塊電容(C_SM1N)依次并聯(lián)在兩個第二IGBT模塊(T1n和T1m)串聯(lián)支路的兩端，旁路開關(guān)(K1n)、晶閘管(Tn)依次并聯(lián)在其中一個第二IGBT模塊(T1m)的兩端。

本發(fā)明的方法方案是：一種柔性直流輸電換流閥穩(wěn)態(tài)大功率運(yùn)行試驗方法，步驟如下：

(1)設(shè)定子模塊電容電壓并計算直流母線支撐電容電壓，閉合試驗裝置交流側(cè)斷路器輸入開關(guān)(KM)，試驗裝置開始啟動；

(2)當(dāng)直流母線支撐電容電壓達(dá)到計算出的電壓值時，控制直流母線經(jīng)負(fù)載電抗器向各串聯(lián)的換流閥子模塊的電容充電，直到各子模塊電容電壓均達(dá)到設(shè)定電壓值時，試驗裝置啟動完畢；

(3)試驗裝置啟動完畢后，對各串聯(lián)換流閥子模塊的IGBT發(fā)觸發(fā)脈沖，由各串聯(lián)的換流閥子模塊電容經(jīng)負(fù)載電抗器向直流母線放電。之后，試驗裝置不斷重復(fù)換流閥子模塊電容充放電過程，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)；

(4)當(dāng)試驗運(yùn)行過程中檢測到換流閥閥組中的一個換流閥子模塊故障時，閉合該故障子模塊的旁路開關(guān)，將該故障子模塊旁路，同時，將一個冗余換流閥子模塊的旁路開關(guān)斷開，將其投入運(yùn)行；

(5)閉鎖換流閥子模塊IGBT的觸發(fā)脈沖，輸出泄放回路IGBT觸發(fā)脈沖，將直流母線電容能量釋放完畢，試驗結(jié)束；或者，斷開斷路器輸入開關(guān)(KM)，通過由直流母線支撐電容(C1)和負(fù)載電抗器(L1)組成的LC回路將系統(tǒng)能量釋放完畢，試驗結(jié)束；

(6)當(dāng)一組換流閥子模塊測試完成之后，可更換下一組待測試的換流閥子模塊，重新執(zhí)行步驟(1)～(5)。