[发明专利]一种抑制零序直流分量的全功率试验方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种适用于柔性直流输电、电力电子变压器、高压变频器等高压大容量设备的全功率试验方法。

背景技术

电力电子设备在出厂前，都需要进行电气性能检验，以测试设电气性能是否符合相关标准和要求。其中，全功率试验在众多试验方法中，占据着举足轻重的地位，它是检测电力电子设备性能最有效、最直接的方法。如风电机组、光电变换器以及其他变换/频器，要求对样机进行全功率试验。其中根据德国劳埃德船级社《风电机组认证指南》的要求，规定必须对设计后的风电样机进行全功率试验，以验证其是否符合设计指标。可见，在检验电气性能方面，全功率试验占据着极为重要的作用。

目前，全功率试验环境可以分为两大类：分别是基于无源器件构建的能耗型全功率试验环境和基于电力电子器件的有源回馈型（功率回环）全功率试验环境。鉴于前者需要消耗大量电能，不利于产品成本降低和生态环境保护，与当今社会的主题“和谐，绿色”格格不入。近年来，功率回环试验电路得到了国内外学者的广泛重视，对其进行了深入研究。所谓功率回环，即全功率试验的能量通过被测试设备后，经其他并网设备馈入电网，电网电源只承担被测设备的损耗功率，如附图1所示。由此可见，功率回环试验可解决在有限的电源容量条件下，进行大功率换流阀的全负载试验问题，并可验证换流阀的全负荷通过能力，是一种较好的选择方案。

在全功率试验中，功率回环试验无疑是最佳选择。传统意义上的功率回环电路结构，如附图2所示，其中包含六大部分，分别是1）电网；2）PCC连接点；3）工频隔离变压器；4）阀组滤波电抗器；5）VSC阀组；6）直流母线支撑电容。

其主电路为三相三线制结构，主要分为三部分：一是电压控制的PWM整流器，将电网电压整流后得到所需的直流电压，即整流侧；二是功率控制的PWM逆变器，将直流电压逆变得到电网电压，并且输出功率能够跟随给定功率，即并网侧；三是功率回路之间的工频隔离变压器，其具备解耦阀组控制的作用。但是当功率回环推动功率很大时，必须选择相应容量的隔离变压器，而高压大容量变压器的体积十分庞大，造价亦十分高昂，这势必导致回环装置的成本增高和体积变大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种抑制零序直流分量的全功率试验方法，抑制直流分量，以保证阀组全功率试验和满负荷通过能力的安全稳定进行，适用于柔性直流输电、电力电子变压器、高压变频器等高压大容量设备。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种抑制零序直流分量的全功率试验方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：零序直流分量的产生及提取；

步骤2：通过PID控制器对所述零序直流分量进行控制；

步骤3：抑制并消除零序直流分量。

所述步骤1中，零序直流分量存在于三相全桥全功率试验系统中，所述三相全桥全功率试验系统包括电网、整流侧模块、直流母线支撑电容器组和并网侧模块，所述整流侧模块通过直流母线支撑电容器组与并网侧模块连接，组成背靠背电路，所述背靠背电路通过PCC连接点与电网连接；所述整流侧模块包括阀组滤波电抗器组Ⅰ和VSC阀组Ⅰ，所述并网侧模块包括阀组滤波电抗器组Ⅱ和VSC阀组Ⅱ。

以A相回路进行分析，所述A相回路包括电网等效电抗L_eg、阀组滤波电抗器组Ⅰ的电抗器L₁、阀组滤波电抗器组Ⅱ的电抗器L₂和A相背靠背电路；所述A相背靠背电路包括整流侧模块阀组A相桥臂和并网侧模块阀组A′相桥臂，所述整流侧模块阀组A相桥臂包括IGBT1和与所述IGBT1串联的IGBT2，所述并网侧模块阀组A′相桥臂包括IGBT3和与所述IGBT3串联的IGBT4；整流侧模块阀组A相桥臂和并网侧模块阀组A′相桥臂的中点分别为交流输出点A和交流输出点A′，整流侧模块阀组A相桥臂和并网侧模块阀组A′相桥臂的起点、终点分别通过正直流母线、负直流母线连接，P和N分别为正直流母线和负直流母线上对应的正电位点和负电位点，正直流母线和负直流母线之间由直流母线支撑电容器组连接。

零序直流分量的产生过程如下：

在A相回路中，交流输出点A和A′开关函数为

则交流输出点A和A′对负电位点N的电压U_AN和U_A′N分别为：