[实用新型]一种模块化多电平变流器试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源系统技术领域，尤其涉及一种电源系统中使用的模块化多电平变流器试验装置。

背景技术

模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）因其采用了大规模子模块（Sub-modular，SM）级联的多电平结构，可更为灵活地适应更高的电压等级和功率要求，近年来逐渐在柔性直流输电、静止无功发生器、直流电源领域中得到应用。MMC电平阶跃很小，具有很好的输出特性，也很容易构建大容量换流器，相比于传统的两电平和三电平换流器，MMC更适合用于高压、大功率的直流输电领域。

基于MMC的柔性直流输电技术相比于传统直流输电技术，没有换向失败的问题，可以实现有功、无功功率的快速解耦控制，同时谐波含量也得到了降低，在电网的非同步互联和电力市场支持、分布式发电并网、连接孤立小电网和无源负荷、以及向大城市中心负荷供电等方面有很好的应用前景。

目前针对模块化多电平变流器的试验装置功能都很单一，仅能实现柔性直流输电换流阀的等效稳态试验，而缺少从模块化多电平变流器自身具备的多应用方向、多功能拓展的技术特点来设计一套可同时兼顾柔性直流输电、静止无功发生器、直流电源三大功能的试验装置。

综上所述，现有技术存在以下问题：现在针对模块化多电平变流器的试验装置很少且功能都很单一，要么仅能实现柔性直流输电换流阀等效稳态功能试验，缺少从模块化多电平变流器自身具备的多应用方向、多功能拓展的技术特点来设计一套可同时兼顾柔性直流输电、静止无功发生器、直流电源三大功能的试验装置。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中模块化多电平变流器自身具备的多应用方向，多功能拓展的技术特点，提出了一种应用广泛的模块化多电平变流器试验装置，其包括：

调压器，其原边侧通过第一断路器连接到电网上，以对电网上的电压进行调压；

第一和第二模块化多电平变流器，其中，第一和第二模块化多电平变流器的输入分别通过第二和第三断路器以及第一和第二变压器连接到所述调压器的副边侧，而所述第一和第二模块化多电平变流器的直流输出分别通过第一和第二直流隔离开关连接起来；以及

直流试验回路，其通过第三直流隔离开关连接到所述模块化多电平变流器单元的直流输出上。

具体地，所述第一和第二模块化多电平变流器各自包括A、B、C三相上、下六个桥臂，A相上桥臂的输入侧连接到第一换相电抗器的输入端上，所述第一换相电抗器的输出端连接到至少两个相互串联的子模块上，其中，串联末端的子模块的输出端与B、C两相的上桥臂对应的子模块输出端并联作为模块化多电平变流器输出的直流电压正极侧，而A相下桥臂的输入侧连接到第二换相电抗器输入端上，所述第二换相电抗器的输出端连接到多个相互串联的子模块上，其中，串联末端的子模块的输出端与B、C两相的下桥臂对应的子模块的输出端并联作为模块化多电平变流器输出的直流电压负极侧。

具体地，所述B、C相的上桥臂拓扑结构与所述A相上桥臂拓扑结构相同，所述B、C相的下桥臂拓扑结构与所述A相下桥臂拓扑结构相同。

具体地，所述子模块包括上下两个绝缘栅双极型晶体管模块组成的半桥结构和与所述半桥结构并联的直流储能电容以及直流均压电阻，其中，绝缘栅双极型晶体管模块包括绝缘栅双极型晶体管和与之反并联连接的二极管。

具体地，所述直流试验回路包括：串联连接的直流电阻负载和等效电抗。

本实用新型带来了以下有益效果：

（1）实现了基于模块化多电平变流器的柔性直流输电、静止无功发生器、直流电源三种功能试验，极大地拓宽了模块化多电平变流器的应用方向；

（2）基于模块化多电平变流器的试验电路在实现柔性直流输电和静止无功发生试验功能时，仅需电网提供少量电能补充试验装置损耗，最大程度减少了试验装置的电能消耗；

（3）基于模块化多电平变流器的试验电路在实现直流电源试验功能时，可以通过开关组合分别完成单个模块化多电平变流器的直流电源试验以及两个模块化多电平变流器的直流电源并联试验，有效扩大了直流电源试验装置的容量。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明