一種高壓柔性直流輸電功率單元強電試驗回路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種強電試驗回路，具體涉及一種高壓柔性直流輸電功率單元強電試驗回路。
【背景技術】
[0002]隨著能源緊缺和環境污染等問題的日益嚴峻，國家將大力開發和利用可再生清潔能源，以優化能源結構。然而隨著風能、太陽能等可再生能源利用規模的不斷擴大，其固有的分散性、小型性以及遠離負荷中心等特點，使得采用交流輸電技術或傳統的直流輸電技術聯網顯得很不經濟。同時海上鉆探平臺和孤立小島等無源負荷，目前均采用昂貴的本地發電裝置，既不經濟又污染環境。另外，城市用電負荷的快速增加，需要不斷擴充電網的容量，但鑒于城市人口膨脹和城區合理性規劃，一方面要求利用有限的線路走廊輸送更多的電能，另一方面要求大量的配電網轉入地下。因此，迫切需要采用更加靈活、經濟和環保的輸電方式來解決以上問題。
[0003]柔性直流輸電技術也稱輕型直流輸電技術，與傳統的基于自然換相技術的電流源型換流器輸電不同，VSC-HVDC是一種以電壓源換流器、可控關斷器件和脈寬調制(PWM技術)為基礎的新型直流輸電技術。這種輸電技術能夠瞬時實現有功和無功的獨立解耦控制、能向無源網絡供電、換流站間無需通訊且易于構成多端直流系統。另外，該輸電技術能同時向系統提供有功功率和無功功率的緊急支援，在提高系統的穩定性和輸電能力等方面具有優勢。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于針對上述現有技術中的缺陷，提供一種結構簡單，容易操作，測試成本較低的高壓柔性直流輸電功率單元強電試驗回路。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為:
[0006]包括試驗用直流電源發生模塊以及與之相連的功率單元測試模塊和功率單元陪試模塊；所述的功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊均包括用于驅動內部IGBT動作的功率模塊控制板，功率模塊控制板外接用于對其發送觸發信號以及接收試驗監測信號的功率模塊試驗平臺控制器；所述的功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊組成H型橋式電路，功率模塊試驗平臺控制器外接用于對其進行控制的功率模塊試驗操作臺；所述的功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊之間設置有負載電感，通過向負載電感發出無功電流以考核模塊內部IGBT在大電流情況下的熱穩定性。
[0007]所述的試驗用直流電源發生模塊包括與電網相接的刀閘，以及與刀閘依次相接的熔斷器，交流接觸器，調壓器，升壓變壓器和高壓整流器；所述的高壓整流器輸出試驗用高壓直流電。
[0008]所述的升壓變壓器和高壓整流器之間外接浪涌電壓吸收器。
[0009]所述的高壓整流器為高壓三相二極管橋式整流器。
[0010]所述的功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊均包括串接的兩個IGBT功率單
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[0011]所述的IGBT功率單元旁側設置反并聯二極管。
[0012]所述的功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊與主母排相連的直流側還設置有電容器。
[0013]所述的功率單元測試模塊，功率單元陪試模塊，功率模塊試驗平臺控制器及功率模塊試驗操作臺外接輔助電源。
[0014]與現有技術相比，本實用新型將功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊組成H型橋式電路，通過向負載電感發出無功電流以考核模塊內部IGBT在大電流情況下的熱穩定性以及水冷板的散熱效果。本實用新型空載升壓試驗能夠驗證從直流電容取能的板卡電子設備性能，當達到最小直流電壓時，功率模塊電子電路應能正常運行，觸發功率器件并且檢測反饋信號，當電壓達到“過壓”及“欠壓”保護值時，有相應的故障指示。本實用新型帶載運行及旁路觸發試驗能夠驗證功率模塊在周期性開通和關斷的開關能力，運行中由于開關過程的電壓電流綜合作用產生應力，考察功率模塊內部結構的合理性、電氣性能的正確性、冷卻系統是否有效以及模塊運行溫升情況。本實用新型具有實施成本低、易于操作、試驗效率高等優點，為柔性直流輸電換流閥功率單元批量進行例行試驗奠定了基礎，提高了產品質量。
[0015]進一步的，本實用新型IGBT功率單元旁側設置反并聯二極管，該二極管不僅是負載向直流側反饋能量的通道，同時也起續流的作用。
[0016]進一步的，本實用新型功率單元測試模塊與功率單元陪試模塊與主母排相連的直流側還設置有電容器，直流側電容器的作用是提供電壓支撐，緩沖高壓整流器橋臂關斷時的沖擊電流并減小直流側諧波。
【附圖說明】
[0017]圖1本實用新型整體結構示意圖；
[0018]附圖中:1-試驗用直流電源發生模塊；I1-功率單元測試模塊；111 -功率單元陪試模塊；1-功率模塊試驗平臺控制器；2_功率模塊試驗操作臺；3_負載電感；4-刀閘；5-熔斷器；6_交流接觸器；7_調壓器；8_升壓變壓器；9_高壓整流器；10_浪涌電壓吸收器；11-旁路晶閘管；12_反并聯二極管；13_電容器；14_輔助電源；15_直流電壓表。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0020]參見圖1，本實用新型在結構上包括試驗用直流電源發生模塊I以及與之相連的功率單元測試模塊II，功率單元陪試模塊III和功率模塊試驗平臺控制器1，功率模塊試驗平臺控制器I外接功率模塊試驗操作臺2。功率單元測試模塊II，功率單元陪試模塊III，功率模塊試驗平臺控制器I及功率模塊試驗操作臺2外接輔助電源14。試驗用直流電源發生模塊I包括與電網相接的刀閘4，以及與刀閘4依次相接的熔斷器5，交流接觸器6，調壓器7，升壓變壓器8和高壓整流器9，升壓變壓器8和高壓整流器9之間外接浪涌電壓吸收器10。
[0021]功率單元測試模塊II與功率單元陪試模塊III結構相同，均包括與主母排相連的靜態均壓電路，吸收電路，旁路晶閘管11，散熱器，IGBT模塊以及IGBT控制回路。IGBT模塊包括串接的兩個IGBT功率單元，IGBT功率單元旁側設置反并聯二極管12。功率單元測試模塊II與功率單元陪試模塊III與主母排相連的直流側還設置有電容器13，交流側還設置有換流電抗器。功率單元測試模塊II與功率單元陪試模塊III組成H型橋式電路，并將各自內部的功率模塊控制板通過光纖連接功率模塊試驗平臺控制器I ;功率單元測試模塊II與功率單元陪試模塊III外部均連接直流電壓表14，功率單元測試模塊II與功率單元陪試模塊III之間設置有負載電感3，通過向負載電感3發出無功電流以考核模塊內部IGBT在大電流情況下的熱穩定性以及水冷板的散熱效果。
[0022]a.高壓整流器9采用高壓三相二極管橋式整流器，規格參數要求:
[0023]額定直流電壓:0?3kV ;
[0024]額定直流電流:200A。
[0025]b.升壓變壓器8規格參數要求:
[0026]額定輸入電壓:380V ；
[0027]額定輸出電壓:1800V ；
[0028]額定容量:150kVA。
[0029]c.調壓器7采用三相柱式調壓器，規格參數要求:
[0030]額定輸入電壓:380V ；
[0031]額定輸出電壓:0?420V ;
[0032]額定容量:150kVA;
[0033]相數:三相；
[0034]頻率:50Hz；
[0035]調壓方式:接觸式電動調壓；
[0036]零位時輸出電壓5V ;
[0037]短路阻抗:彡7.5%;
[0038]波形畸變:彡2%。
[0039]d.負載電感3規格參數要求:
[0040]額定電感量:3.5mH、4.4mH、5mH、5.9mH、7mH、10mH ；
[0041]額定頻率:50Hz;
[0042]額定電壓:2000V