[发明专利]柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置和试验方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置和试验方法，所述试验装置包括交流电源、变压器、整流电路、充电开关、限流电阻、负载电感、第一试验阀段、第二试验阀段、补能模块、补能二极管、补能开关、分布式耗能阀段及限流电感；所述试验方法分为不控充电阶段、循环充电阶段、解锁运行升压升流阶段、稳态均压阶段四个阶段，分布式耗能阀段随着试验阀段同步带电，两个试验阀段解锁运行状态下开展分布式耗能阀段稳态均压试验。本发明解决了分布式耗能装置稳态均压试验的问题，试验方法经济便捷且易实现。

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置和试验方法。

背景技术

我国幅员辽阔，风资源丰富，将风电送出能很好的缓解我国能源紧张的局势。对于远海风电送出，柔性直流输电成为目前风电送出的最优解决方案。新能源风力发电经柔性直流输电系统并网，当受端电网发生交流故障时会因换流阀能量积累模块电压上升而造成直流电压上升，风力发电机因有惯性环节动作时间慢，为了配合风机动作，需要配置耗能装置限制直流电压上升，保护换流阀的安全。而分布式耗能装置因具有较低的电流变化率、较低的电压变化率、耗能模块无需一致触发、取能电源供电简便、开发设计传承性高等优势使其成为耗能的优先选择。分布式耗能装置在设计过程中需要进行充分的试验验证，而分布式耗能装置因为研究起步较晚，缺乏相应的试验方法和试验装置。若在试验中将分布式耗能装置与换流阀进行匹配，在验证极端耗能时需要给试验系统配置很大的容量，而很多厂区很难达到这样的要求，且试验系统复杂，操作难度大，风险高，因此亟需一种既经济便捷又易实现的方法解决分布式耗能装置试验的问题，满足分布式耗能装置的功能测试，以测试分布式耗能装置的稳态均压能力和抑制直流电压的能力。

发明内容

本发明提供了一种柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置和试验方法，以对分布式耗能装置在设计过程中进行充分的试验验证。

为达到上述目的，本发明一种柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置，包括第一试验阀段、第二试验阀段、补能模块、负载电感L1、限流电感L2、交流电源、变压器T、整流电路、充电回路开关S1和补能模块开关S2；第一试验阀段和第二试验阀段均包含多个级联的功率模块；

交流电源经变压器T和整流电路转换为直流电压，第一试验阀段形成第一支路，第二试验阀段与补能模块串联后形成第二支路，待试验的分布式耗能阀段与限流电感L2串联形成第三支路，第一支路与第三支路并联后经负载电感L1与第二支路并联形成并联支路，并联支路然后再经充电开关S1并联在整流电路的直流侧；补能模块9经补能二极管D2和补能开关S2并联到整流电路直流侧。

进一步的，功率模块包括电容C和两个IGBT，两个IGBT两端均反并联有一个二极管D，电容C并联在两个IGBT连接形成的支路两端。

进一步的，补能模块包括电容C9、IGBT T91和IGBT T92，IGBT T91和IGBT T92两端分别反并联有二极管D91和二极管D912，电容C9并联在IGBT T91和IGBT T92连接形成的支路两端。

进一步的，补能模块的电容C9经补能二极管D2和补能开关S2并联到整流电路直流侧。

进一步的，变压器T为升压分裂变压器。

进一步的，并联支路和充电开关S1之间连接有限流电阻R1。

基于上述的一种柔性直流输电系统分布式耗能装置的试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、不控充电阶段：断开补能模块开关S2，闭合充电开关S1，抬升交流电源电压，进行不控充电，将两个试验阀段的模块电压抬升至取能电源可稳定带电，此时第一试验阀段、第二试验阀段串联补能模块和分布式耗能阀段为并联接线方式，三个阀段的模块各自平均分配整流电路输出的电压；