一種柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于柔性高壓直流輸電、電力電子技術(shù)和用戶電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，我國正廣泛開展基于MMC型電壓源換流器(VSC)閥的柔性直流輸電(Flexible-HVDC)技術(shù)研究，已有± 160kV/20(Mff南澳三端柔性直流輸電工程和±200kV/400Mff舟山五端柔性直流工程投入運行，±350kV/1000Mff魯西異步聯(lián)網(wǎng)柔性直流輸電工程也進入工程實施階段。作為柔性直流輸電(Flexible-HVDC)核心設(shè)備，電壓源換流器閥電氣性能將直接影響系統(tǒng)安全可靠運行，需要通過等效的試驗方法對其性能進行考核。由于VSC閥基本工作原理、暫態(tài)/穩(wěn)態(tài)運行工況均與常規(guī)高壓直流輸電工程用換流器(LCC)存在較大區(qū)別，LCC閥的試驗方法已不能滿足對VSC閥性能考核的要求。因此，應(yīng)深入研究VSC閥的工作原理、閥中電力電子器件及其組合體上的電氣應(yīng)力、機械應(yīng)力和熱應(yīng)力等，提出相應(yīng)的等效試驗方法。同時，柔性直流輸電電壓源換流器閥普遍具有電壓高、電流大的特定，無法采用直接試驗方法構(gòu)建與實際運行工況完全一致的試驗回路進行試驗，因此，如何采用等效試驗方法對其性能進行驗證是需要解決的關(guān)鍵問題。
[0003]針對VSC閥試驗技術(shù)，國外已經(jīng)開展了很多前期工作。CIGRE B448工作組針對閥在各種工況下耐受的應(yīng)力進行了詳細的闡述和分析，并提出了相關(guān)的試驗建議；IEC 62501制定了相關(guān)的閥試驗標(biāo)準(zhǔn)，但并沒有給出具體的試驗方法國際上許多公司都在開展VSC閥試驗方法研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法，用以完成電壓源換流器閥運行試驗。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]一種柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法，該試驗方法所用試驗回路包括1#試品閥Vl、2 #試品閥V2、輔助閥V3、試驗電源S、試驗電容器C、試驗電抗器L1、限流電抗器L2/L3 ;其中，試驗電源S、限流電抗器L2串流后與試驗電容器C高壓端相連，且試驗電容器C高壓端與輔助閥V3高壓端相連，輔助閥V3低壓端串聯(lián)限流電抗器L3后與1#試品閥VI高壓端相連，輔助閥V3低壓端串聯(lián)限流電抗器L3、試驗電抗器L1后與2#試品閥V2高壓端相連；試驗電源S低壓端、試驗電容器C低壓端、1#試品閥VI低壓端和2 #試品閥V2低壓端連接后與試驗回路一次接地端子相連；
[0007]所述1#試品閥VI和2 #試品閥V2具有完全相同的結(jié)構(gòu)，均包含η個子模塊SM，輔助閥V3為電壓源換流器閥，包含m個子模塊SM，其中，n、m均為正整數(shù)；
[0008]該試驗方法包括以下步驟:
[0009]1)利用試驗電源S、限流電抗器L2/L3串流組成充電支路，對試驗電容器C、輔助閥V3、1#試品閥VI和2 #試品閥V2充電；
[0010]2)按照恒定直流電壓控制策略解鎖輔助閥V3、1#試品閥VI和2 #試品閥V2，使直流電壓均勻分布，各閥功率子模塊SM直流電容器電壓最終均達到試驗要求的電壓值；
[0011]3)當(dāng)各子模塊SM電容電壓達到要求值后，設(shè)定1#試品閥VI和2 #試品閥V2輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)參考波形，兩輸出電壓等幅值不同相角；
[0012]4)按照試驗控制策略解鎖1#試品閥VI和2 #試品閥V2，進入穩(wěn)態(tài)連續(xù)運行，按照恒定直流電壓控制策略控制輔助閥V3，對1#試品閥VI和2 #試品閥V2進行補能；
[0013]5) 1#試品閥VI和2 #試品閥V2連續(xù)運行要求的時間后，閉鎖輔助閥V3、l #試品閥VI和2#試品閥V2觸發(fā)脈沖，將試驗電源S與所接電網(wǎng)斷開，將所有功率子模塊直流電容器上的能量釋放完畢后，試驗完成。
[0014]本發(fā)明進一步的改進在于:所述1#試品閥Vl、2 #試品閥V2和輔助閥V3各子模塊SM均包含:并聯(lián)的半橋結(jié)構(gòu)與子模塊電容器或并聯(lián)的Η橋結(jié)構(gòu)與子模塊電容器、反并聯(lián)二極管或反并聯(lián)晶閘管、旁路開關(guān)和電容放電電阻。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于:η的取值為5-15，m的取值為5_20。
[0016]本發(fā)明進一步的改進在于:試驗電源S和試驗電容器C通過試驗電抗器L1、限流電抗器L2/L3，在試驗開始時對輔助閥V3、1#試品閥VI和2#試品閥V2充電，在1#試品閥VI和2#試品閥V2穩(wěn)態(tài)運行過程中對其補能。
[0017]本發(fā)明進一步的改進在于:所述1#試品閥Vl、2 #試品閥V2和輔助閥V3直流電壓采用恒定直流電壓控制策略，所述1#試品閥Vl、2#試品閥V2輸出交流電壓采用低開關(guān)頻率的正弦波最低電平逼近調(diào)制。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0019]本發(fā)明提供的試驗方法利用1#試品閥V1、試驗電抗器L1和2#試品閥V2構(gòu)成功率閉環(huán)，提供與被試電壓源型換流器閥(1#試品閥VI和2#試品閥V2)實際運行等效的試驗電壓和試驗電流，滿足對閥電氣應(yīng)力、機械應(yīng)力和熱應(yīng)力的考核要求，且1#試品閥VI和2 #試品閥V2子模塊SM數(shù)量不受約束，能夠滿足不同子模塊數(shù)閥段的運行試驗要求。試驗電源S同時實現(xiàn)了試驗系統(tǒng)各閥功率子模塊充電和試驗運行中能量補充兩種功能，優(yōu)化了試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用兩個獨立電源實現(xiàn)相同功能帶來的控制復(fù)雜性和可靠性問題。本發(fā)明通過恒定直流電壓控制策略，解決了 1#試品閥Vl、2#試品閥V2和輔助閥V3各功率子模塊充電和均壓問題。通過輔助閥V3電壓控制方法，在隔離電網(wǎng)電壓波動的同時，穩(wěn)定了試驗電壓。
【附圖說明】
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[0020]圖1為本發(fā)明柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗回路電路原理圖。
[0021]圖2為本發(fā)明柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法流程圖。
[0022]圖3柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗電壓波形圖。
[0023]圖4柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗電流波形圖。
【具體實施方式】
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[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0025]本發(fā)明提供的運行試驗電路原理圖如圖1所示，整個試驗電路由1#試品閥Vl、2#試品閥V2、輔助閥V3、試驗電源S、試驗電容器C、試驗電抗器L1、限流電抗器L2/L3組成。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明一種柔性直流輸電電壓源換流器閥運行試驗方法，該試驗方法所用試驗回路包括1#試品閥Vl、2 #試品閥V2、輔助閥V3、試驗電源S、試驗電容器C、試驗電抗器L1、限流電抗器L2/L3 ;其中，試驗電源S、限流電抗器L2串流