[发明专利]一种MMC换流器的试验电路

说明书

本发明提供了一种MMC换流器的试验电路，该试验电路包括辅助阀桥臂、试品阀桥臂接口，辅助阀臂包括N个串联的辅助MMC子模块，试品阀桥臂接口用于接入N个串联的待测MMC子模块，N大于1，辅助阀桥臂和试品阀桥臂接口串联连接后与直流母线并联，直流母线上还并联连接有直流充电电源支路和直流补能电源支路，直流补能电源支路包括串联的直流补能电源和第一防反二极管D1，直流充电电源支路包括直流充电电源。本发明在直流充电电源退出之前投入直流补能电源，能够实现直流充电电源和直流补能电源的快速切换，并由直流补能电源补充换流器的能量损失，保证了电容电压能够达到MMC子模块的额定电压，该方法原理简单，性能可靠。

技术领域

本发明属于直流输电领域，特别涉及一种MMC换流器的试验电路。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是近几年备受关注的一种多电平换流器拓扑结构，采用若干子模块(Sub Module，SM)级联形式，避免了大量电力电子器件之间的串联，通过控制各个子模块的投入和切除状态，进而实现对换流器交流侧输出电压的控制，这种控制方式能够以阶梯波的形式最大限度逼近正弦波，从而降低输出电压畸变，满足电网对于谐波的限制要求。具有开关频率低、运行损耗小、波形质量高、扩展性能好以及故障处理能力强等优势，在学术界和工业界得到了广泛的关注。对MMC的拓扑结构、数学模型、控制策略、损耗计算、故障保护等方面已经有比较充分的研究。

在传统直流输电中，开关器件主要采用晶闸管，对于晶闸管控制电路的电源均取自直流母线。在高电压大功率系统中，开关器件控制取电自直流电容，是一个简单实用的方法。同样，对于MMC模块化多电平柔性直流输电系统，MMC子模块控制用电(包括MMC子模块驱动电路以及其他控制电路)取自于MMC子模块直流电容两侧，也是一个简单实用的方法。MMC子模块控制用电取自于MMC子模块直流电容功能的加入，引入了各控制电流消耗的差异性，再加之MMC子模块电路参数本身有差异性，使得MMC子模块串联入一个直流源系统两端时，MMC子模块电压会存在不小的不均衡度，如果该不均衡度足够大，将导致系统无法正常运行。

在换流器运行过程中，需要保证各桥臂内MMC子模块电压在一定范围内保持一致。因此系统在启动过程中完成对各MMC子模块的预充电，并保证MMC子模块电压均匀，即平稳的启动是系统稳定运行的第一步。

实际系统运行时，MMC子模块一般从交流侧取电，而在试验电路中，MMC子模块一般从直流侧的充电电源和补能电源取电。如公布号为“CN103163459A”的中国发明专利申请公开了一种MMC阀稳态运行试验装置的启动退出方法，利用充电电源对MMC子模块电容器充电，当MMC子模块电容器电压达到额定电压后，断开充电回路，启动补能电源补充试验中消耗的能量，这种采用充电电源充电完成后退出，再启动补能电源，所需时间较长(ms级)，造成能量损失，导致电容电压达不到MMC子模块的额定电压，影响系统的稳定运行，而且该专利电路结构复杂，所以需要提供一种充电方法解决此问题，并提供一种结构简单的电路用于实现此方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MMC换流器的试验电路，用于解决现有充电方法使直流电容电压达不到MMC子模块的额定电压的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种MMC换流器的试验电路，该电路包括辅助阀臂、试品阀臂接口，所述辅助阀臂包括N个串联的辅助MMC子模块，所述试品阀臂接口用于接入N个串联的待测MMC子模块，N大于1，所述辅助阀臂和试品阀臂接口串联连接后与直流母线并联，所述直流母线上还并联连接有直流充电电源支路和直流补能电源支路，所述直流补能电源支路包括串联的直流补能电源和第一防反二极管，所述直流充电电源支路包括直流充电电源。

进一步地，所述直流充电电源支路还包括与直流充电电源串联的第二防反二极管。

进一步地，述辅助阀臂与试品阀臂接口通过对应的阀臂电抗器串联，串联点通过接地负载接地。