[发明专利]一种模块化多电平换流阀的稳态试验电路和方法

说明书

本发明提供了一种模块化多电平换流阀的稳态试验电路和方法，稳态试验电路通过直流电源给辅助阀中的支撑电容充电和补能，而不需要采用单独的电源给试品阀中的支撑电容充电，简化了试验电路，同时也降低了试验成本。稳态试验方法中通过辅助阀和试品阀的瞬时功率可建立稳态试验电路的功率平衡方程，进而得到了辅助阀和试品阀之间的负载电抗器的电流直流偏置量，然后根据辅助阀和试品阀的输出电压相角差得到试品阀的电流交流分量，并且可结合辅助阀与试品阀输出电压的相角差所在范围，确定试品阀的运行工况，得到整流侧模块化多电平换流阀和逆变侧模块化多电平换流阀各自的运行工况，整个过程简单可靠，实用性强。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种模块化多电平换流阀的稳态试验电路和方法。

背景技术

柔性直流输电相比于交流输电和传统直流输电，在运行性能上具有独特的优势。随着模块化多电平柔性直流输电换流阀技术的不断发展，柔性直流输电工程、柔性直流输电网络建设的脚步也不断加快。作为模块化多电平柔性直流输电的核心设备之一，柔性直流输电换流阀的性能决定着柔性直流输电系统的运行可靠性和稳定性，因此，保证模块化多电平柔性直流输电换流阀(即模块化多电平换流阀)的可靠性成为保证柔性直流输电系统可靠性的必要措施之一。

模块化多电平换流阀的最小功能单元是子模块，因此，柔性直流输电系统的安全稳定运行，等效为每个子模块单元均能承受柔性直流输电系统实际工况下的电气应力，并可以在此电气应力下稳定可靠运行。因此，对每一个子模块进行稳态试验是柔性直流输电子模块生产过程中必不可少的关键环节。现有技术中针对于模块化多电平换流阀的稳态试验往往设有两个直流电源，分别为充电直流电源和补能直流电源，两者均只具有一个输出接口。补能直流电源与辅助阀低压端子模块的支撑电容连接，用于给试验电路补充有功损耗；充电直流电源用于为试验回路中所有电容充电，使辅助阀和试品阀建立触发解锁的试验电压。由于辅助阀和试品阀中的子模块较多，试验回路的有功损耗较大，因此对补能直流电源的功率输出能力有很高的要求。因此，现有技术中关于模块化多电平换流阀的稳态试验电路成本高，且电路复杂。现有技术中辅助阀与试品阀输出电压的相角差调节困难，及时调节也不能实现平滑调节，负载电抗器需要承受冲击性的电气应力，使负载电抗器的电流达到试验要求，因此现有的模块化多电平换流阀的稳态试验不能准确的反映模块化多电平换流阀的运行工况。

发明内容

为了克服上述现有技术中试验电路成本高、电路复杂以及因稳态试验过程导致不能准确的反映模块化多电平换流阀运行工况的缺陷，本发明提供一种模块化多电平换流阀的稳态试验电路和方法，方法中先根据辅助阀和试品阀的瞬时功率确定稳态试验电路的功率平衡方程，然后根据稳态试验电路的功率平衡方程确定负载电抗器的电流直流偏置量，最后根据负载电抗器的电流直流偏置量完成模块化多电平换流阀的运行工况的稳态试验。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种模块化多电平换流阀的稳态试验电路，包括直流电源、辅助阀、试品阀和负载电抗器；

所述辅助阀、负载电抗器和试品阀依次串联，所述直流电源设有N个输出接口，所述辅助阀和试品阀均包括N个串联的子模块，所述N个输出接口分别与辅助阀中的支撑电容连接。

所述辅助阀中第一个子模块的高压端出线通过负载电抗器与试品阀中第一个子模块的高压端出线连接，所述辅助阀中第N个子模块的低压端出线与试品阀中的第N个子模块的低压端出线直接连接。

所述子模块包括支撑电容C、均压电阻R、IGBT1、IGBT2、与IGBT1反并联的二极管D1、与IGBT2反并联的二极管D2、旁路晶闸管T和旁路开关K；

所述支撑电容C与均压电阻R并联，所述IGBT1和IGBT2通过均压电阻R反向并联，所述旁路晶闸管T和旁路开关K均与IGBT2并联。

令一方面，本发明还提供一种采用模块化多电平换流阀的稳态试验电路实现稳态试验的方法，包括：