[实用新型]柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的背靠背试验装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于柔性直流输电和电力电子应用技术领域，具体涉及柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的背靠背试验装置。

背景技术：

随着柔性直流输电(VSC-HVDC)技术在电力系统中的逐步应用，其核心部件——大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)阀的可靠性成为电力系统安全的关键因素之一。基于模块化多电平换流器(MMC)的VSC-HVDC，是利用IGBT阀进行直流输电的一种新技术。子模块(SM)是构成MMC的最小功率单元，它由IGBT组成的半桥(或者H桥)与电容器并联组成。若干个子模块串联构成一个MMC阀组件，它能够成比例体现MMC阀的电气特性，是进行MMC阀稳态运行试验的基本电气单元。MMC阀稳态运行试验是为了考察MMC阀在长期实际运行工况下对最大电流、电压和温度等关键应力的耐受能力，以验证MMC阀设计的正确性。

由于VSC-HVDC装置普遍具有高电压、强电流、大容量的特点，导致在试验环境中很难构建与实际运行工况相同的全载电路进行试验。因此，如何在试验环境中构建等效的试验电路，进行与实际运行工况强度相当的试验成为解决问题的关键。

实用新型内容：

本实用新型提供了一种用于柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的背靠背试验装置，该试验装置实现在被试阀组件上等效再现实际工况下的运行电压、电流与热强度。并且该装置结构简单、灵活，参数调节方式简便，能够满足MMC阀组件稳态运行试验的要求。

本实用新型提供的柔性直流输电MMC阀稳态运行试验的背靠背试验装置，其改进之处在于，所述背靠背试验电路包括阀组件(1、2、3、4)、电抗(L₁₁、L₁₂、L₂₁、L₂₂)、负载电抗(L₁、L₂)、支撑电容(C_DC1、C_DC2)和交流电源U_S；

所述阀组件(1、2)分别通过相应的所述电抗(L₁₁、L₁₂)连接到交流输出端A，构成整流侧；所述阀组件(3、4)分别通过相应的所述电抗(L₂₁、L₂₂)连接到交流输出端B，构成逆变侧；所述交流输出端A和所述交流输出端B与同一个交流电源U_S连接；

所述整流侧和所述逆变侧分别并联于所述支撑电容C_DC1和C_DC2的串联支路两侧，形成背靠背装置。

本实用新型提供的第一优选方案的背靠背试验装置，其改进之处在于，所述支撑电容C_DC1和所述支撑电容C_DC2串联；所述支撑电容C_DC1和所述支撑电容C_DC2的串联结点接地。

本实用新型提供的第二优选方案的背靠背试验装置，其改进之处在于，所述阀组件(1、2、3、4)均包括n个串联的子模块；所述子模块由半桥结构与子模块电容器并联组成；或所述子模块由H桥结构与子模块电容器并联组成；所述子模块电容器为C_SMn；

所述半桥结构或H桥结构均包括开关K_n、晶闸管T_n、IGBT器件(T_n1、T_n2)以及二极管D_n1和D_n2；

所述IGBT器件T_n1反并联二极管D_n1组成IGBT模块1；所述IGBT器件T_n2反并联二极管D_n2组成IGBT模块2；所述IGBT模块1和IGBT模块2串联，组成IGBT模块1和IGBT模块2串联支路；

所述IGBT模块2、晶闸管T_n和开关K_n依次并联。

本实用新型提供的第三优选方案的背靠背试验装置，其改进之处在于，所述交流输出端I和所述交流电源U_S之间串有所述负载电抗L₁；

本实用新型提供的第四优选方案的背靠背试验装置，其改进之处在于，所述交流输出端II和所述交流电源U_S之间串有所述负载电抗L₂；