本發(fā)明屬于電力電子應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

基于模塊化多電平換流器(modularmultilevelconverter，mmc)技術(shù)的柔性直流輸電技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，由于直流輸電線路長(zhǎng)度可能達(dá)幾千公里，發(fā)生直流短路故障的概率很大。目前常用的基于半橋結(jié)構(gòu)的模塊化多電平換流閥子模塊由于全控型開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)續(xù)流二極管的存在，在直流側(cè)故障時(shí)，通常無(wú)法采用控制或者閉鎖換流器的方法來(lái)限制短路電流，一般只能通過(guò)斷開(kāi)交流側(cè)斷路器來(lái)分?jǐn)喙收想娏?，?dǎo)致了系統(tǒng)故障后無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)。

在換流器的橋臂中加入阻尼模塊，在直流側(cè)發(fā)生故障后，快速閉鎖阻尼模塊的雙向通流開(kāi)關(guān)，投入阻尼電阻，可以有效抑制直流短路電流的上升率和加快交流側(cè)斷路器跳開(kāi)后故障電流的快速衰減。

阻尼模塊在出廠時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)完備的例行試驗(yàn)，對(duì)阻尼模塊中全控型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件構(gòu)建與實(shí)際工況相同或相近的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力等效試驗(yàn)環(huán)境是提高阻尼模塊可靠性的重要試驗(yàn)手段。本案正是基于阻尼模塊的出廠例行試驗(yàn)需求產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，可在若干個(gè)阻尼模塊上等效再現(xiàn)穩(wěn)態(tài)工況和暫態(tài)工況下的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置，包括電源、電源開(kāi)關(guān)、第一半橋功率模塊、第二半橋功率模塊、負(fù)載電抗和n個(gè)待試阻尼模塊，n為自然數(shù)；其中，第一、第二半橋功率模塊的結(jié)構(gòu)相同，均包括相互并聯(lián)的電阻、儲(chǔ)能電容和橋臂，且第一、第二半橋功率模塊同向并聯(lián)；電源與電源開(kāi)關(guān)串聯(lián)后，兩端分別與第一半橋功率模塊的兩端連接；所述負(fù)載電抗與n個(gè)待試阻尼模塊相串聯(lián)后，兩端分別與第一、第二半橋功率模塊的橋臂輸出中點(diǎn)連接。

上述橋臂包括第一、第二開(kāi)關(guān)元件，且第一、第二開(kāi)關(guān)元件分別連接反并聯(lián)二極管，第一、第二開(kāi)關(guān)元件順序串聯(lián)后，再與儲(chǔ)能電容并聯(lián)。

上述電源具備輸出緩啟動(dòng)功能。

上述待試阻尼模塊包括阻尼電阻、全控型開(kāi)關(guān)器件、續(xù)流二極管和旁路開(kāi)關(guān)，其中，全控型開(kāi)關(guān)器件和續(xù)流二極管反向并聯(lián)組成一個(gè)半導(dǎo)體模塊，所述阻尼電阻、旁路開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體模塊相互并聯(lián)。

一種基于如前所述阻尼模塊試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

步驟1，閉合電源開(kāi)關(guān)，電源對(duì)第一、第二半橋功率模塊中的儲(chǔ)能電容充電；

步驟2，當(dāng)?shù)谝?、第二半橋功率模塊的儲(chǔ)能電容電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先解鎖待試的n個(gè)阻尼模塊，再解鎖第一、第二半橋功率模塊，調(diào)整流過(guò)負(fù)載電抗、待試阻尼模塊的電流，從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的穩(wěn)態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟3，待試阻尼模塊在等效工況下的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力穩(wěn)態(tài)運(yùn)行一定時(shí)間后，調(diào)節(jié)流過(guò)待試阻尼模塊的暫態(tài)電流，從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的暫態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟4，當(dāng)待試阻尼模塊穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和暫態(tài)試驗(yàn)完成后，閉鎖第一、第二半橋功率模塊，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，退出電源，待第一、第二半橋功率模塊儲(chǔ)能電容和負(fù)載電抗能量釋放完畢，試驗(yàn)結(jié)束。

一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置，包括電源、電源開(kāi)關(guān)、全橋功率模塊、負(fù)載電抗和n個(gè)待試阻尼模塊，n為自然數(shù)；其中，全橋功率模塊包括相互并聯(lián)的電阻、儲(chǔ)能電容和兩條橋臂；電源與電源開(kāi)關(guān)串聯(lián)后，兩端分別與全橋功率模塊的兩端連接；所述負(fù)載電抗與n個(gè)待試阻尼模塊相串聯(lián)后，兩端分別與全橋功率模塊中兩條橋臂的輸出中點(diǎn)連接。

上述每條橋臂均包括第一、第二開(kāi)關(guān)元件，且第一、第二開(kāi)關(guān)元件分別連接反并聯(lián)二極管，第一、第二開(kāi)關(guān)元件順序串聯(lián)后，再與儲(chǔ)能電容并聯(lián)。

上述電源具備輸出緩啟動(dòng)功能。

上述待試阻尼模塊包括阻尼電阻、全控型開(kāi)關(guān)器件、續(xù)流二極管和旁路開(kāi)關(guān)，其中，全控型開(kāi)關(guān)器件和續(xù)流二極管反向并聯(lián)組成一個(gè)半導(dǎo)體模塊，所述阻尼電阻、旁路開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體模塊相互并聯(lián)。

一種基于如前所述阻尼模塊試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

步驟1，閉合電源開(kāi)關(guān)，電源對(duì)全橋功率模塊中的儲(chǔ)能電容充電；

步驟2，當(dāng)全橋功率模塊的儲(chǔ)能電容電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先解鎖待試的n個(gè)阻尼模塊，再解鎖全橋功率模塊，調(diào)整流過(guò)負(fù)載電抗、待試阻尼模塊的電流，從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的穩(wěn)態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟3，待試阻尼模塊在等效工況下的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力穩(wěn)態(tài)運(yùn)行一定時(shí)間后，調(diào)節(jié)流過(guò)待試阻尼模塊的暫態(tài)電流，從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的暫態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟4，當(dāng)待試阻尼模塊穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和暫態(tài)試驗(yàn)完成后，閉鎖全橋功率模塊，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，退出電源，待全橋功率模塊儲(chǔ)能電容和負(fù)載電抗能量釋放完畢，試驗(yàn)結(jié)束。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，可同時(shí)滿足多個(gè)待試阻尼模塊在穩(wěn)態(tài)工況和暫態(tài)工況下的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力試驗(yàn)，試驗(yàn)效率高。

(2)本發(fā)明提供的一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，通過(guò)調(diào)節(jié)試驗(yàn)回路中所需的電流，改變所述的半橋功率模塊中的儲(chǔ)能電容的電壓，可滿足不同功率等級(jí)的至少一個(gè)所述的待試阻尼模塊在穩(wěn)態(tài)工況和暫態(tài)工況下的試驗(yàn)。

(3)本發(fā)明提供的一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)裝置運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)視，判定試驗(yàn)裝置是否有故障，若有故障，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，待故障解除后再解除保護(hù)動(dòng)作，保證了試驗(yàn)裝置在試驗(yàn)過(guò)程中的安全。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的第二種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，是本發(fā)明一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置的第一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖，包括電源e、電源開(kāi)關(guān)km、半橋功率模塊sm1、半橋功率模塊sm2、負(fù)載電抗l和n個(gè)待試阻尼模塊(n為自然數(shù)，n≥1)，其中，半橋功率模塊sm1、sm2的結(jié)構(gòu)相同，均包括電阻r、儲(chǔ)能電容c和橋臂，橋臂采用開(kāi)關(guān)元件t1、t2，且開(kāi)關(guān)元件t1、t2分別連接反并聯(lián)二極管d1、d2，開(kāi)關(guān)元件t1的負(fù)極連接開(kāi)關(guān)元件t2的正極，開(kāi)關(guān)元件t1的正極與開(kāi)關(guān)元件t2的負(fù)極分別作為半橋功率模塊的正端和負(fù)端，電阻r與儲(chǔ)能電容c分別并聯(lián)在半橋功率模塊的正端和負(fù)端之間；所述半橋功率模塊sm1、sm2同向并聯(lián)。

所述電源e的正極通過(guò)電源開(kāi)關(guān)km連接半橋功率模塊sm1、sm2的正端，電源e的負(fù)極連接半橋功率模塊sm1、sm2的負(fù)極，從而為其中的兩個(gè)儲(chǔ)能電容c提供電能；所述電源e具備輸出緩啟動(dòng)功能，可以避免直接對(duì)半橋功率模塊sm1、sm2中的儲(chǔ)能電容c短路充電。

所述負(fù)載電抗l與n個(gè)待試阻尼模塊相串聯(lián)后，兩端分別與兩個(gè)半橋功率模塊sm1、sm2的橋臂輸出中點(diǎn)連接。其中，各待試阻尼模塊均包括一個(gè)阻尼電阻rz、一個(gè)全控型開(kāi)關(guān)器件t、一個(gè)續(xù)流二極管d和一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)k，其中，全控型開(kāi)關(guān)器件t和續(xù)流二極管d反向并聯(lián)組成一個(gè)半導(dǎo)體模塊，所述阻尼電阻rz、旁路開(kāi)關(guān)k和半導(dǎo)體模塊相互并聯(lián)。

如圖2所示，是本發(fā)明一種阻尼模塊試驗(yàn)裝置的另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖，是將兩個(gè)分立的半橋功率模塊sm1、sm2組成一個(gè)全橋功率模塊sm，負(fù)載電抗l和待試阻尼模塊組成的串聯(lián)支路兩端分別連接于全橋功率模塊sm兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)。

以圖1所示結(jié)構(gòu)為例，說(shuō)明本發(fā)明一種阻尼模塊試驗(yàn)方法的步驟流程：

步驟1，閉合電源開(kāi)關(guān)km，電源e對(duì)兩個(gè)半橋功率模塊sm1、sm2的儲(chǔ)能電容c充電；

步驟2，當(dāng)兩個(gè)半橋功率模塊的儲(chǔ)能電容c電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先解鎖待試的n個(gè)阻尼模塊的全控型開(kāi)關(guān)器件，再解鎖半橋功率模塊的全控型開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)電流閉環(huán)反饋控制調(diào)整流過(guò)負(fù)載電抗l和待試阻尼模塊串聯(lián)支路的電流，從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的穩(wěn)態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟3，待試阻尼模塊在等效工況下的電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力穩(wěn)態(tài)運(yùn)行一定時(shí)間后，通過(guò)調(diào)整控制參數(shù)，調(diào)節(jié)流過(guò)阻尼模塊的暫態(tài)電流從而在待試阻尼模塊上建立起等效工況下的暫態(tài)電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力和熱應(yīng)力；

步驟4，當(dāng)待試阻尼模塊穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)和暫態(tài)試驗(yàn)完成后，閉鎖兩個(gè)半橋功率模塊全控型開(kāi)關(guān)器件，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)km，退出電源e，待半橋功率模塊儲(chǔ)能電容c和負(fù)載電抗l能量釋放完畢，試驗(yàn)結(jié)束。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。