[发明专利]一种可灵活扩展的模块化多电平换流器的通用实验平台

说明书

技术领域：

本发明涉及电力电子领域，具体涉及一种可灵活扩展的模块化多电平换流器的通用实验平台。

背景技术：

模块化多电平换流器是最近几年兴起的一种崭新的适用于高压柔性直流输电技术领域的换流器，它的出现打破了原有的两电平拓扑独占柔性直流市场的局面，增加了柔性直流应用的可选方案。

模块化多电平的每一个桥臂均有相同数量的子模块与桥臂电抗串联而成，通过控制子模块的投入和退出，使输出地电压逼近正弦交流电压，从而形成稳定的工作点，同时，通过同一相单元上下桥臂投入电容的互补，形成稳定的直流电压，这样就实现了系统的稳定运行。

一个模块化多电平换流器由三个相单元并联组成，每一个相单元均分为上下两个桥臂；桥臂的一侧连接于交流输出端，另一侧连接于直流输出端；每个桥臂由相同数量的子模块与桥臂电抗串联而成，桥臂电抗可以集中连接在换流阀与交流输出端之间，也可以与子模块分散串联。子模块的结构由简单的半桥结构与电容并联而成，或者说由一个双向可开通的电力电子开关与另一个相同的电力电子开关与电容的串联体并联组成。所有的子模块串联结构称为阀。

这种模块化多电平换流器既可以应用在中低压的静止同步补偿装置中，也可以应用在高压的静止同步补偿装置和柔性直流输电系统中，随着开关器件的升级和直流电缆技术的进步，将来还有可能应用于超高压甚至特高压的柔性直流输电领域。

新技术的出现迫切需要大量的实验研究，而柔性直流输电广阔的应用领域决定了实际工程的多样化，输电系统(含静止同步补偿装置)从中小容量到高压大容量都有实际的市场需求。因此定电压定容量的模块化多电平换流器实验平台不能满足所有应用场合的理论和实验研究，具有一定的局限性。

在针对模块化多电平换流器的实验研究中，很多研究人员研制了模块化多电平换流器的样机，如德国慕尼黑联邦国防大学研制的2MW/17电平样机(Power Flectronics Specialists Conference，2004，2572～2576)；德国Dresden大学研制的6kV/6MVA样机(35th Annual Conference of IEEE on Industrial Flectronics，2009，225～230)；清华大学研制的650V/20kVA样机(刘钟淇.基于模块化多电平变流器的轻型直流输电系统研究[D].北京：清华大学，2010.)。以上样机的共同特点是仅能模拟模块化多电平换流器，不能模拟直流输电系统，更不能进行灵活的升级，针对不同的工程获得合理的模拟比例，而且对于高校等科研院所而言，针对每个应用领域都搭建一个实验平台是不现实也不经济的。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可灵活扩展的模块化多电平换流器的通用实验平台，既可以满足不同规模和不同电平数工程模拟试验的需要，又可以节省科研投入。

本发明提供的一种可灵活扩展的模块化多电平换流器的通用实验平台，其改进之处在于，所述平台包括对称设置的换流侧I和换流侧II；

所述换流侧I包括依次相连的开关柜、调压器、变压器、模拟电抗器和换流器柜；

所述换流侧II包括依次相连的开关柜、调压器、变压器、模拟电抗器和换流器柜；

所述换流侧I和所述换流侧II通过导线相连。

本发明提供的第一优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述换流侧I和所述换流侧II的所述开关柜均包括依次相连的快速开关I、熔断器和合闸电阻。

本发明提供的第二优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述换流侧I和所述换流侧II的所述换流器柜分别与控制柜连接。

本发明提供的第三优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述换流侧I和所述换流侧II的所述调压器和所述变压器之间均设有交流系统等值电抗和公共连接点；

所述换流侧I和所述换流侧II的所述公共连接点之间设有等值交流线路；

所述换流侧II的所述公共连接点连接有阻感负载。

本发明提供的第四优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述换流侧I和所述换流侧II的所述模拟电抗器和所述换流器柜之间均设置交流进线开关；在所述交流进线开关和所述换流器柜桥臂上设置熔断器。

本发明提供的第五优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述换流器柜为抽屉式，所述换流器的子模块可抽拉。

本发明提供的第六优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述模拟电抗器为可变电抗器。

本发明提供的第七优选方案的通用实验平台，其改进之处在于，所述开关柜底部安装滚轮；