[實用新型]一種IGBT直接串聯閥脈沖試驗裝置

有效

• 申請號: 201320077992.9
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN203164375U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 陳永華;侯凱;李偉邦;范鎮淇;盧文兵;董長城;武迪
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型涉及一種柔性輸電和電力電子的試驗裝置，具體講涉及一種IGBT直接串聯閥的脈沖試驗裝置。

背景技術

隨著電力系統逐步應用柔性直流輸電（VSC-HVDC）技術、柔性交流輸電技術（FACTS）及定制電力（CP）技術，作為核心部件的大功率絕緣柵雙極晶體管（IGBT）閥的可靠性成為影響電力系統安全的關鍵因素之一。由于大功率絕緣柵雙極晶體管（IGBT）閥普遍應用于高電壓、大電流的電氣環境中，在研發和工程的試驗環境中很難構建與實際運行工況相同的電路進行運行試驗。因此，如何在研發和工程測試過程中構建等效的試驗裝置，進行與實際運行工況強度相當的試驗成為解決問題的關鍵。

IGBT直接串聯換流閥可廣泛應用于柔性直流輸電（VSC-HVDC）、柔性交流輸電（FACTS）及定制電力（CP）技術領域。通常，先由一個IGBT器件及其相應的輔助電路組成換流閥層，再由多個閥層串聯成閥段，該閥段再經串聯連成一個完整的閥，來作為換流器的一個橋臂。IGBT直接串聯技術的主要問題是電壓不均衡引起的器件損壞，引起不均壓的原因諸多，如：驅動信號的細微不一致、器件本身特性不一致等，此外，電氣回路的分布電容、雜散電感以及器件在運行過程中的散熱不均都會引起IGBT串聯的電壓不均衡。

根據相關標準，針對IGBT直接串聯換流閥的運行試驗內容包括：最大持續運行負載試驗、最大暫時過載運行試驗、最小直流電壓試驗、IGBT過電流關斷試驗和短路電流試驗。在各種試驗工況下考察換流閥對最大電流、電壓和溫度等關鍵應力的耐受能力，以驗證IGBT直接串聯換流閥的可靠性。

運行試驗一般需要構建全功率試驗環境，但這種試驗回路較復雜，對于試驗電源容量、控制系統的設計等要求很高，尤其對于電壓等級較高的串聯閥，這些問題更加突出。同時，在IGBT直接串聯換流閥研發初期，電路、電磁環境、熱、強弱電等問題交織在一起，如果僅使用全功率試驗環境，不利于將復雜的問題進行分解和一一逐步解決。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本實用新型提出了一種針對IGBT直接串聯閥研發階段測試問題的改進方案；本實用新型提出的IGBT直接串聯換流閥脈沖試驗電路，在不考慮熱設計的情況下，實現了對IGBT模塊的電壓、電流電氣應力的考核。與其它試驗裝置比，本試驗裝置的優異效果是：電路簡單、方法可靠、能夠快速驗證試品閥、對試驗電源和控制系統的設計要求低。同時還非常適合換流閥研發初期的實際需要，在不考慮熱設計的情況下在閥臂上產生電壓、電流應力，僅對閥臂的電氣性能進行驗證，試驗時僅需兩個閥臂，閥臂的制作和參數調整均十分方便。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種試驗裝置，所述電路為IGBT直接串聯閥脈沖試驗裝置，其改進之處在于：所述電路包括試驗回路和由交流斷路器、調壓器、隔離變壓器、不控整流柜、充電電阻和快速直流熔斷器I組成的充電回路；

所述交流斷路器、調壓器、隔離變壓器和不控整流柜依次串聯，所述交流斷路器接入電源；所述充電回路的不控整流柜高壓輸出端和試驗回路的脈沖電容器組高壓端連接；不控整流柜低壓輸出端依次串聯充電電阻和快速直流熔斷器I后接入所述脈沖電容器組的低壓端。

進一步的，所述試驗回路包括放電回路、脈沖電容器組、IGBT直接串聯閥臂I、IGBT直接串聯閥臂II、阻感負載和快速直流熔斷器II；所述脈沖電容器組的高壓端與IGBT直接串聯閥臂I的陽極端相串聯，所述脈沖電容器組的低壓端與快速直流熔斷器II串聯后與IGBT直接串聯閥臂II的陰極端和阻感負載的電阻端相串接，所述脈沖電容器組兩端并聯放電回路，所述阻感負載的電感端與IGBT直接串聯閥臂I的陰極端和IGBT直接串聯閥臂II的陽極端相串接。

進一步的，控制保護主機與VBC串聯，所述VBC與IGBT直接串聯閥臂I中各IGBT的柵極分別串聯。

進一步的，所述IGBT直接串聯閥臂I和IGBT直接串聯閥臂II均為試品閥。

進一步的，所述IGBT直接串聯閥臂I包括若干個串聯的IGBT模塊I，所述IGBT模塊I包括IGBT和反并聯二極管。

進一步的，所述IGBT直接串聯閥臂II包括若干個串聯的IGBT模塊II，所述IGBT模塊II包括IGBT、反并聯二極管和15V電源，所述15V電源的正負極分別與IGBT的發射極和柵極相連。

進一步的，所述阻感負載包括一個電阻和一個與之串聯的電感。

進一步的，所述放電回路包括放電限流電阻和單相開關。