[實用新型]一種模塊化多電平變流器試驗裝置

有效

• 申請號: 201320467141.5
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN203444031U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 鄧明;吳強;張志學;唐劍釗;劉華東;譚勝武;張敏;何伯鈞;秦燦華;龔芬
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/40
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本實用新型涉及電源系統技術領域，尤其涉及一種電源系統中使用的模塊化多電平變流器試驗裝置。

背景技術

模塊化多電平換流器（Modular?Multilevel?Converter,MMC）因其采用了大規模子模塊（Sub-modular，SM）級聯的多電平結構，可更為靈活地適應更高的電壓等級和功率要求，近年來逐漸在柔性直流輸電、靜止無功發生器、直流電源領域中得到應用。MMC電平階躍很小，具有很好的輸出特性，也很容易構建大容量換流器，相比于傳統的兩電平和三電平換流器，MMC更適合用于高壓、大功率的直流輸電領域。

基于MMC的柔性直流輸電技術相比于傳統直流輸電技術，沒有換向失敗的問題，可以實現有功、無功功率的快速解耦控制，同時諧波含量也得到了降低，在電網的非同步互聯和電力市場支持、分布式發電并網、連接孤立小電網和無源負荷、以及向大城市中心負荷供電等方面有很好的應用前景。

目前針對模塊化多電平變流器的試驗裝置功能都很單一，僅能實現柔性直流輸電換流閥的等效穩態試驗，而缺少從模塊化多電平變流器自身具備的多應用方向、多功能拓展的技術特點來設計一套可同時兼顧柔性直流輸電、靜止無功發生器、直流電源三大功能的試驗裝置。

綜上所述，現有技術存在以下問題：現在針對模塊化多電平變流器的試驗裝置很少且功能都很單一，要么僅能實現柔性直流輸電換流閥等效穩態功能試驗，缺少從模塊化多電平變流器自身具備的多應用方向、多功能拓展的技術特點來設計一套可同時兼顧柔性直流輸電、靜止無功發生器、直流電源三大功能的試驗裝置。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中模塊化多電平變流器自身具備的多應用方向，多功能拓展的技術特點，提出了一種應用廣泛的模塊化多電平變流器試驗裝置，其包括：

調壓器，其原邊側通過第一斷路器連接到電網上，以對電網上的電壓進行調壓；

第一和第二模塊化多電平變流器，其中，第一和第二模塊化多電平變流器的輸入分別通過第二和第三斷路器以及第一和第二變壓器連接到所述調壓器的副邊側，而所述第一和第二模塊化多電平變流器的直流輸出分別通過第一和第二直流隔離開關連接起來；以及

直流試驗回路，其通過第三直流隔離開關連接到所述模塊化多電平變流器單元的直流輸出上。

具體地，所述第一和第二模塊化多電平變流器各自包括A、B、C三相上、下六個橋臂，A相上橋臂的輸入側連接到第一換相電抗器的輸入端上，所述第一換相電抗器的輸出端連接到至少兩個相互串聯的子模塊上，其中，串聯末端的子模塊的輸出端與B、C兩相的上橋臂對應的子模塊輸出端并聯作為模塊化多電平變流器輸出的直流電壓正極側，而A相下橋臂的輸入側連接到第二換相電抗器輸入端上，所述第二換相電抗器的輸出端連接到多個相互串聯的子模塊上，其中，串聯末端的子模塊的輸出端與B、C兩相的下橋臂對應的子模塊的輸出端并聯作為模塊化多電平變流器輸出的直流電壓負極側。

具體地，所述B、C相的上橋臂拓撲結構與所述A相上橋臂拓撲結構相同，所述B、C相的下橋臂拓撲結構與所述A相下橋臂拓撲結構相同。

具體地，所述子模塊包括上下兩個絕緣柵雙極型晶體管模塊組成的半橋結構和與所述半橋結構并聯的直流儲能電容以及直流均壓電阻，其中，絕緣柵雙極型晶體管模塊包括絕緣柵雙極型晶體管和與之反并聯連接的二極管。

具體地，所述直流試驗回路包括：串聯連接的直流電阻負載和等效電抗。

本實用新型帶來了以下有益效果：

（1）實現了基于模塊化多電平變流器的柔性直流輸電、靜止無功發生器、直流電源三種功能試驗，極大地拓寬了模塊化多電平變流器的應用方向；

（2）基于模塊化多電平變流器的試驗電路在實現柔性直流輸電和靜止無功發生試驗功能時，僅需電網提供少量電能補充試驗裝置損耗，最大程度減少了試驗裝置的電能消耗；

（3）基于模塊化多電平變流器的試驗電路在實現直流電源試驗功能時，可以通過開關組合分別完成單個模塊化多電平變流器的直流電源試驗以及兩個模塊化多電平變流器的直流電源并聯試驗，有效擴大了直流電源試驗裝置的容量。

本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明