[发明专利]一种有源型模块化换流器试验系统及控制方法

说明书

本申请提供一种有源型模块化换流器试验系统，其中试验系统包括，电抗器、外部交流电源和两个换流链，其中第一换流链一端经所述电抗器与第二换流链的一端连接，连接点定义为第一连接点，两个换流链的另一端直接连接，连接点定义为第二连接点；第一、二连接点分别连接至所述外部交流电源两端；第一、二换流链均包括至少一个子模块；所述子模块包括储能单元、功率单元与子模块控制单元；所述功率单元包括由直流电容和四个功率半导体开关器件构成的全桥电路；所述功率单元的直流侧连接所述储能单元，所述功率单元的交流侧并联一个旁路开关；所述子模块控制单元从直流电容取能。本方案能够模拟现场真实工况，需求功率较小，方案成本低、可靠性高。

技术领域

本申请涉及大功率电力电子变流技术领域，具体涉及一种有源型模块化换流器试验系统及控制方法。

背景技术

在大容量大功率电力电子变流技术领域，多电平换流器利用模块化级联技术，将储能单元集成在子模块中，具有模块化程度高、谐波特性好、等效开关频率低等优势，目前已成为高压电力电子领域的标准拓扑。通过将储能单元作为子模块集成在模块化多电平换流器中，可以同时实现交直流功率转换和能量储存。

由此诞生的有源型模块化换流器是一种能够有效满足储能系统接入要求、缓解或者隔离交直流系统间故障传播的可行方案。有源型模块化换流器由于集成了储能单元，在对其进行试验时，不但要能够验证功率单元还需要验证储能单元是否能够正常工作，而对于储能单元需要进行充放电控制，并具有持续的能量来源或能量释放途径；另一方面，在试验开始前，让装置启动的前提是子模块的控制单元能够取到能，在应用于实际系统中时，可以通过电网电源通过充电回路为子模块直流电容供能，这种方式取能代价较大，在厂内试验时不容易构建该回路；总体来说，现有技术缺乏一种使试验系统能够完整复现设备真实工况的低成本试验方案。

发明内容

本申请的目的是，提供一种有源型模块化换流器试验系统以及控制方法，以同时对功率单元及储能单元的设备真实工况均能进行验证且成本较低。

为了达成上述目的，本申请采用了方案：

一方面，本申请提出了一种有源型模块化换流器试验系统，包括：

电抗器；

外部交流电源；

两个换流链，其中第一换流链一端经所述电抗器与第二换流链的一端连接，连接点定义为第一连接点，两个换流链的另一端直接连接，连接点定义为第二连接点；第一、二连接点分别连接至所述外部交流电源两端；

所述第一、二换流链均包括至少一个子模块；

所述子模块包括储能单元、功率单元与子模块控制单元；

所述功率单元包括由直流电容和四个功率半导体开关器件构成的全桥电路；所述功率单元的直流侧连接所述储能单元，所述功率单元的交流侧并联一个旁路开关；所述子模块控制单元从直流电容取能；所述储能单元为电池或超级电容。

优选的方案中，所述外部交流电源电压、频率可调。

优选的方案中，所述储能单元与功率单元之间还连接滤波单元或DC/DC变换器，所述DC/DC变换器为隔离型或非隔离型。

另一方面，本申请提出了上述换流器试验系统的控制方法，所述试验系统工作于充电供能模式、功率控制模式或者故障旁路模式下；其中：

所述充电供能模式：用于启动外部交流电源为第一、二换流链直流电容充电；

所述功率控制模式：用于通过第一换流链控制交流输出电压、第二换流链控制交流电流，实现对两个换流链之间传递的有功功率和/或无功功率控制；所述交流输出电压指第一、二连接点之间的电压，所述交流电流指流过电抗器的电流；

所述故障旁路模式：用于当任意一个子模块发生故障时，闭锁子模块功率单元，闭合旁路开关。