[发明专利]一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统

说明书

本发明实施例公开了一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统。试验方法包括：将试验电路的试验参数代入试验电路以获取被试子模块在预设时间内的平均损耗；将平均损耗代入MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取MMC子模块的最高结温和结温波动；判断最高结温与结温波动是否符合预设条件，若符合则将试验参数作为MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整试验参数，直至MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。本发明实施例能够模拟MMC长期恒温运行的实际工况，简化实际高温运行试验的调试步骤，并降低实际高温运行试验中子模块及其内部IGBT器件的损坏风险，有利于减少实际高温运行试验的成本，保障试验设备安全。

技术领域

本发明实施例涉及输配电技术领域，尤其涉及一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统。

背景技术

子模块是模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的基本组件和最小功率变换单元。通过开展子模块的高温运行试验，试验人员不仅能够验证MMC的载流能力及散热性能，还能够获知子模块中绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)在器件老化和失效等方面的可靠性参数。

目前，现有标准规定的高温运行试验环境与器件实际工况存在差异，并未考虑MMC在长期满负荷运行时，IGBT器件在持续高结温下导电及散热的老化特性是否符合可靠性要求。例如，基于现有较为常用的温箱法对子模块开展温度运行试验的方案就难以契合器件的实际工况，其原因在于：温箱法是通过对空气加热进而完成子模块加热过程的方法，该方法的加热方式是由外至内的；然而，在实际工况下，子模块的热量主要由功率器件产生，是一种由内及外的加热方式。基于此，二者在子模块各部分形成的温度梯度完全不同。

发明内容

本发明实施例提供一种MMC子模块的高温运行试验方法和系统，以通过模拟MMC长期恒温运行的实际工况，简化实际高温运行试验的调试步骤，并降低实际高温运行试验中子模块及其内部IGBT器件的损坏风险，有利于减少实际高温运行试验的成本，保障试验设备安全。

第一方面，本发明实施例提供了一种MMC子模块的高温运行试验方法，该高温运行试验方法包括：

将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗；其中，所述试验电路包括：被试子模块、陪试子模块、负载电抗和补能电源，所述被试子模块的输入端通过所述负载电抗与所述陪试子模块的输入端电连接，所述被试子模块的输出端及所述陪试子模块的输出端均与所述补能电源电连接；

将所述平均损耗代入所述MMC子模块的暂态热阻抗模型，以获取所述MMC子模块的最高结温和结温波动；

判断所述最高结温与所述结温波动是否符合预设条件，若符合则将所述试验参数作为所述MMC子模块的运行参数；若不符合，则调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。

可选地，将所述试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗包括：

将所述试验电路的试验电压、负载电流、开关频率、进水温度以及进水流量代入所述试验电路。

可选地，所述调整所述试验参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件包括：

固定所述试验电压、所述负载电流、所述开关频率、所述进水温度以及所述进水流量中的四个参数，调整另外一个参数，直至所述MMC子模块的最高结温和结温波动符合预设条件。

可选地，所述预设条件为：所述最高结温与预设最高结温的误差在第一预设范围内，且所述结温波动与预设结温波动的误差在第二预设范围内。

可选地，在将试验电路的试验参数代入所述试验电路以获取所述被试子模块在预设时间内的平均损耗之前还包括：