[实用新型]用于直流输电故障电流试验的全桥模块拓扑

说明书

本实用新型公开了一种用于直流输电故障电流试验的全桥模块拓扑，该拓扑包括由四个开关管组成的全桥电路，隔离单元、反压单元、旁路单元、直流电容模块和旁路开关K；所述全桥电路中第一开关管T1和第三开关管T3串联连接构成全桥电路的第一桥臂，全桥电路中第二开关管T2和第四开关管T4串联连接构成全桥电路的第二桥臂；所述隔离单元与直流电容串联连接后与全桥电路的两个桥臂并联连接；所述反压单元和旁路单元也是与全桥电路的两个桥臂并联连接；所述全桥电路的输出端并联一旁路开关K；应用该拓扑电路进行故障电流试验，提供了故障电流和施加反向电压相互独立的两种回路，有效评估设备的瞬态承受能力及器件寿命，减少系统工程故障率，提升了系统效率及可靠性。

技术领域

本实用新型涉及直流输电技术领域，具体为用于直流输电故障电流试验的全桥模块拓扑。

背景技术

根据国家十三五规划及智能电网的发展需求，柔性直流输电技术很好的解决了交流输电和传统直流输电的问题，是远距离大容量输电、电网互联、新能源接入的最佳方案和未来方向。

随着高压直流输电系统电压及输送容量的提高，其关键设备——电压源换流阀的可靠性成为决定系统安全的关键因素，特别是故障状态下，其承受各种极端电流、电压、热应力的能力，工程中出现严酷的故障电流多数为非过零工况(如图1所示)、过零工况(如图2所示)。换流阀在工程化应用前，检验设备的瞬态承受能力，改善换流阀可靠性尤为重要。

现有技术中，全桥功率模块进行故障电流试验的拓扑结构(如图3所示)主要由4个全控型电力电子器件T1、T2、T3、T4，4个二极管D1、D2、D3、D4，1个直流电容C，1个功率电阻R和1个旁路开关K组成。

故障电流试验时，流经模块的正向电流经过二极管D1→直流电容C→二极管D4形成回路；负向电流经过二极管D2→直流电容C→二极管D3形成回路。

故障电流试验与各电力电子器件开关状态如表1所示。

表1故障电流试验，全桥模块开关状态

功率模块内直流电容串接在故障回路中，第一，电容C影响了故障电流的特性，导致故障电流与实际工况发生偏移；第二，二极管瞬态承受能力达到几十kA，直流电容串接后会被故障电流充电，电压抬升的太高，受限于直流电容自身耐压的限制，很难进行大电流的故障试验，无法对故障时刻二极管的瞬态承受应力进行有效评估；第三，二极管经过瞬态电流，会使结层温度急剧升高，在高瞬态结温下，二极管的反向承受电压能力相对应的急剧下降。故障电流和电容电压的相互影响，很难在全桥功率模块上进行考核极限承受能力。

所以不断探索和研究新的故障电流试验拓扑电路是解决目前所存在问题的关键。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供用于直流输电故障电流试验的全桥模块拓扑，提供了故障电流和施加反向电压相互独立的两个回路。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案：