[发明专利]一种换流阀过电流关断试验电路、方法及装置

说明书

本发明提供了一种换流阀过电流关断试验电路、方法及装置，其中，该电路包括：电源、辅助阀、试品阀、负载电抗器、限流电抗器和晶闸管阀；辅助阀由m个MMC子模块串联构成，试品阀由n个MMC子模块串联构成，负载电抗器连接于辅助阀和试品阀之间，限流电抗器和晶闸管阀串联后与试品阀并联，晶闸管阀的阳极与限流电抗器相连，晶闸管阀的阴极与试品阀的负极连接，电源的输出端有m对独立的输出端口，与辅助阀的每个MMC子模块电容器相联接，为辅助阀充电。解决了现有技术中对换流阀进行过电流关断试验的过程中，通过水温加热方式不能达到IGBT的稳态结温或者在通过增加的短路电流支路形成过电流时，需要配置不同的电抗器参数的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及一种换流阀过电流关断试验电路、方法及装置。

背景技术

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性高压直流输电技术(Voltage Source Converter Based HVDC，VSC-HVDC)，电力系统中的应用越来越广泛，并显著地改变了输电网的结构、改善了电网的性能。随着MMC-HVDC系统的电压等级和输送容量的不断提高，对其关键设备——MMC阀的可靠性提出了更高的要求，特别是对承受故障态下的各种极端电流、电压和热应力的能力提出了更高的要求。因此在MMC阀投运前需进行一系列针对性的检验，以测试换流阀的设计是否符合工程要求。

当MMC阀在运行过程中，发生系统直流极线对地短路或者桥臂直通等故障时，换流阀将遭受幅值很高的过电流，此时换流阀的核心器件IGBT根据设计要求应该能够可靠关断，以避免烧毁。为考核这种性能，需要对阀进行过电流关断试验。目前，国内外已有少量关于MMC阀故障电流检验方法的专利，根据其检验电路的结构特点，可以将这些专利提出的方法分为两类。第一类是采用单个或数个MMC子模块对负载电抗放电产生过电流，并用水加热方式保证过电流前IGBT具有较高的结温；第二类是在稳态运行试验电路的基础上，增加一个主要由限流电抗器构成的短路电流支路，当稳态运行试验电路运行一段时间，IGBT结温稳定后，在试品阀子输出最高电平时导通短路电流支路，形成过电流。第一类试验电路的缺点是水温加热的极限温度是100℃，而目前最新的大容量柔性直流换流阀所采用的压接型IGBT器件，其稳态结温已经达到125℃，水温加热方法显然不适用；第二类试验电路的优点是采用电加热，不受水加热温度上限限制，缺点是在桥臂输出最高电平条件下导通短路电流支路，一方面受限于最高电平持续时间，过电流幅值及上升时间难以匹配，另一方面对于不同的工程需要配置不同的电抗器参数，需要电抗器电感值在较宽的范围内可调，制造困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种换流阀过电流关断试验电路、方法及装置，以解决现有技术中对换流阀进行过电流关断试验的过程中，通过水温加热方式不能达到IGBT的稳态结温或者在通过增加的短路电流支路形成过电流时，需要配置不同的电抗器参数的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

根据本发明一个方面，提供了一种换流阀过电流关断试验电路，包括：电源、辅助阀(Va)、试品阀(Vt)、负载电抗器(L1)、限流电抗器(L2)和晶闸管阀(Vs)；其中，所述辅助阀(Va)由m个MMC子模块串联构成，所述试品阀(Vt)由n个MMC子模块串联构成，所述负载电抗器(L1)连接于所述辅助阀(Va)和所述试品阀(Vt)之间，所述限流电抗器(L2)和所述晶闸管阀(Vs)串联后与所述试品阀(Vt)并联，所述晶闸管阀(Vs)的阳极与所述限流电抗器(L2)相连，所述晶闸管阀(Vs)的阴极与所述试品阀(Vt)的负极连接，所述电源的输出端有m对独立的输出端口，与所述辅助阀(Va)的每个MMC子模块电容器相联接，为所述辅助阀(Va)充电；m为大于3的自然数，n为大于3的自然数。