[发明专利]一种MMC-HVDC柔直功率模块短路电流的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率模块试验装置，具体涉及一种MMC-HVDC柔直功率模块短路试验的装置及方法。

背景技术

传统的晶闸管直流输电有成熟的可靠的限制di/dt的短路电流保护及过流保护。柔性直流输电换流阀采用全控型器件,全控器件既可控制其电流导通、又可控制其电流关断，熟悉柔性直流输电换流阀功率模块型式试验的原理，如何实现对全控型器件功率模块过流保护并且进行对功率模块检验，就是一个比传统的晶闸管直流输电更加复杂的技术问题。现有的柔性直流输电功率模块尚无可靠的、成熟的全控型器件短路保护试验设备和控制器，充分了解柔性直流输电换流阀功率模块型式试验的技术要求，熟悉柔性直流输电换流阀功率模块型式试验的设计理念，掌握柔性直流输电换流阀功率模块型式试验的系统原理，从而进一步掌握柔性直流输电换流阀功率模块短路试验的试验方法的研究和应用。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种解决了柔直功率模块中全控型器件因电流上升率超限而进行短路保护的问题的MMC-HVDC柔直功率模块短路电流的试验装置及方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：

一种MMC-HVDC柔直功率模块短路电流的试验装置，包括可调直流电源，可调直流电源连接至柔性直流输电换流阀功率模块，柔性直流输电换流阀功率模块包括相互连接的电容器、上管全控型器件和下管全控型器件，下管全控型器件上设置有用于短接下管全控型器件的负载电感，所述的上管全控型器件和下管全控型器件分别通过驱动板连接至PMC板；所述的可调直流电源、柔性直流输电换流阀功率模块、PMC板和驱动板均连接至控制台，控制台能够完成升降直流电压和控制保护操作。

所述的上管全控型器件和下管全控型器件分别通过上管驱动板和下管驱动板连接至PMC板。

所述的可调直流电源上设置有用于调节电压的均压电阻。

所述的下管全控型器件依次连接有晶闸管、真空断路器和旁路开关。

所述的柔性直流输电换流阀功率模块上设置有水冷系统。

一种MMC-HVDC柔直功率模块短路电流的试验方法，包括以下步骤：

1)单脉冲试验：首先用22μH的负载电感短接下管全控型器件，然后向柔性直流输电换流阀功率模块施加直流电压，直流电压持续增大直至2100V，同时PMC板给全控型器件的驱动板发单脉冲，脉宽为18.8μs，并测量控制全控型器件开通和关断的脉冲、电容器两端的直流电压和负载电感上的电流，单脉冲试验验证全控型器件能够正常工作后再进行短路电流试验；

2)短路电流试验：首先用0.7μH的负载电感短接下管全控型器件，然后在柔性直流输电换流阀功率模块施加直流电压，直流电压持续增大直至2100V，电容器的正极电流为6000A,同时分别在若干电压等级下测量控制全控型器件开通和关断的脉冲、电容器两端的直流电压波形和负载电感上的负载电流，最后当直流电压到2100V时PMC板给全控型器件发关断单脉冲，脉宽为18.8μs，上管全控型器件关断，即完成短路电流试验。

所述的单脉冲试验和短路电流试验中在柔性直流输电换流阀功率模块不工作情况下，调节可调直流电源逐步施加直流电压至400V，复位后继续增大直流电压直至2100V。

所述的方法中采用示波器和差分探头测量控制全控型器件开通和关断的脉冲和电容器的直流电压波形。

所述的示波器为四通道示波器。

所述的方法中采用罗氏线圈测量电容器和负载电感的电流。

与现有技术相比，本发明装置通过可调直流电源向柔性直流输电换流阀功率模块提供直流电压，控制台进行调节直流电压的大小和保护的相关操作，配合控制可调直流电源，以及保护控制整个装置，电感负载用于短接柔性直流输电换流阀功率模块的下管全控型器件，柔性直流输电换流阀功率模块内置PMC板用于给全控型器件的驱动板发出脉冲信号，驱动板用于发出控制全控型器件导通或关断的脉冲、限制全控型器件的di/dt的大小及过流保护和短路电流保护等，采用本发明装置能够分别完成柔性直流输电换流阀功率模块的单脉冲试验和短路电流保护试验。本发明装置解决了柔性直流输电换流阀功率模块中因全控型器件电流上升率超标而进行驱动板的短路保护的问题，为柔性直流输电换流阀功率模块正常进行型式试验和现场安全投运奠定良好的基础。

进一步，采用上管驱动板和下管驱动板分别对上管全控型器件和下管全控型器件进行控制，能够更好的提高整个装置的稳定性以及安全性，保证试验的性能。