一種高壓柔性直流輸電功率單元強(qiáng)電試驗(yàn)回路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)電試驗(yàn)回路，具體涉及一種高壓柔性直流輸電功率單元強(qiáng)電試驗(yàn)回路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源緊缺和環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)峻，國(guó)家將大力開發(fā)和利用可再生清潔能源，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。然而隨著風(fēng)能、太陽能等可再生能源利用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其固有的分散性、小型性以及遠(yuǎn)離負(fù)荷中心等特點(diǎn)，使得采用交流輸電技術(shù)或傳統(tǒng)的直流輸電技術(shù)聯(lián)網(wǎng)顯得很不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)海上鉆探平臺(tái)和孤立小島等無源負(fù)荷，目前均采用昂貴的本地發(fā)電裝置，既不經(jīng)濟(jì)又污染環(huán)境。另外，城市用電負(fù)荷的快速增加，需要不斷擴(kuò)充電網(wǎng)的容量，但鑒于城市人口膨脹和城區(qū)合理性規(guī)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(wǎng)轉(zhuǎn)入地下。因此，迫切需要采用更加靈活、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的輸電方式來解決以上問題。
[0003]柔性直流輸電技術(shù)也稱輕型直流輸電技術(shù)，與傳統(tǒng)的基于自然換相技術(shù)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(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM技術(shù))為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)。這種輸電技術(shù)能夠瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)有功和無功的獨(dú)立解耦控制、能向無源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無需通訊且易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)。另外，該輸電技術(shù)能同時(shí)向系統(tǒng)提供有功功率和無功功率的緊急支援，在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力等方面具有優(yōu)勢(shì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，測(cè)試成本較低的高壓柔性直流輸電功率單元強(qiáng)電試驗(yàn)回路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]包括試驗(yàn)用直流電源發(fā)生模塊以及與之相連的功率單元測(cè)試模塊和功率單元陪試模塊；所述的功率單元測(cè)試模塊與功率單元陪試模塊均包括用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)部IGBT動(dòng)作的功率模塊控制板，功率模塊控制板外接用于對(duì)其發(fā)送觸發(fā)信號(hào)以及接收試驗(yàn)監(jiān)測(cè)信號(hào)的功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器；所述的功率單元測(cè)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(yàn)平臺(tái)控制器外接用于對(duì)其進(jìn)行控制的功率模塊試驗(yàn)操作臺(tái)；所述的功率單元測(cè)試模塊與功率單元陪試模塊之間設(shè)置有負(fù)載電感，通過向負(fù)載電感發(fā)出無功電流以考核模塊內(nèi)部IGBT在大電流情況下的熱穩(wěn)定性。
[0007]所述的試驗(yàn)用直流電源發(fā)生模塊包括與電網(wǎng)相接的刀閘，以及與刀閘依次相接的熔斷器，交流接觸器，調(diào)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(yàn)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(cè)試模塊與功率單元陪試模塊均包括串接的兩個(gè)IGBT功率單
J L.ο
[0011]所述的IGBT功率單元旁側(cè)設(shè)置反并聯(lián)二極管。
[0012]所述的功率單元測(cè)試模塊與功率單元陪試模塊與主母排相連的直流側(cè)還設(shè)置有電容器。
[0013]所述的功率單元測(cè)試模塊，功率單元陪試模塊，功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器及功率模塊試驗(yàn)操作臺(tái)外接輔助電源。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型將功率單元測(cè)試模塊與功率單元陪試模塊組成H型橋式電路，通過向負(fù)載電感發(fā)出無功電流以考核模塊內(nèi)部IGBT在大電流情況下的熱穩(wěn)定性以及水冷板的散熱效果。本實(shí)用新型空載升壓試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證從直流電容取能的板卡電子設(shè)備性能，當(dāng)達(dá)到最小直流電壓時(shí)，功率模塊電子電路應(yīng)能正常運(yùn)行，觸發(fā)功率器件并且檢測(cè)反饋信號(hào)，當(dāng)電壓達(dá)到“過壓”及“欠壓”保護(hù)值時(shí)，有相應(yīng)的故障指示。本實(shí)用新型帶載運(yùn)行及旁路觸發(fā)試驗(yàn)?zāi)軌蝌?yàn)證功率模塊在周期性開通和關(guān)斷的開關(guān)能力，運(yùn)行中由于開關(guān)過程的電壓電流綜合作用產(chǎn)生應(yīng)力，考察功率模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性、電氣性能的正確性、冷卻系統(tǒng)是否有效以及模塊運(yùn)行溫升情況。本實(shí)用新型具有實(shí)施成本低、易于操作、試驗(yàn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，為柔性直流輸電換流閥功率單元批量進(jìn)行例行試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0015]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型IGBT功率單元旁側(cè)設(shè)置反并聯(lián)二極管，該二極管不僅是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，同時(shí)也起續(xù)流的作用。
[0016]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型功率單元測(cè)試模塊與功率單元陪試模塊與主母排相連的直流側(cè)還設(shè)置有電容器，直流側(cè)電容器的作用是提供電壓支撐，緩沖高壓整流器橋臂關(guān)斷時(shí)的沖擊電流并減小直流側(cè)諧波。
【附圖說明】
[0017]圖1本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖中:1-試驗(yàn)用直流電源發(fā)生模塊；I1-功率單元測(cè)試模塊；111 -功率單元陪試模塊；1-功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器；2_功率模塊試驗(yàn)操作臺(tái)；3_負(fù)載電感；4-刀閘；5-熔斷器；6_交流接觸器；7_調(diào)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(lián)二極管；13_電容器；14_輔助電源；15_直流電壓表。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]參見圖1，本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上包括試驗(yàn)用直流電源發(fā)生模塊I以及與之相連的功率單元測(cè)試模塊II，功率單元陪試模塊III和功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器1，功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器I外接功率模塊試驗(yàn)操作臺(tái)2。功率單元測(cè)試模塊II，功率單元陪試模塊III，功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器I及功率模塊試驗(yàn)操作臺(tái)2外接輔助電源14。試驗(yàn)用直流電源發(fā)生模塊I包括與電網(wǎng)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(diào)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(cè)試模塊II與功率單元陪試模塊III結(jié)構(gòu)相同，均包括與主母排相連的靜態(tài)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(gè)IGBT功率單元，IGBT功率單元旁側(cè)設(shè)置反并聯(lián)二極管12。功率單元測(cè)試模塊II與功率單元陪試模塊III與主母排相連的直流側(cè)還設(shè)置有電容器13，交流側(cè)還設(shè)置有換流電抗器。功率單元測(cè)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(nèi)部的功率模塊控制板通過光纖連接功率模塊試驗(yàn)平臺(tái)控制器I ;功率單元測(cè)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(cè)試模塊II與功率單元陪試模塊III之間設(shè)置有負(fù)載電感3，通過向負(fù)載電感3發(fā)出無功電流以考核模塊內(nèi)部IGBT在大電流情況下的熱穩(wěn)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(guī)格參數(shù)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(guī)格參數(shù)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(diào)壓器7采用三相柱式調(diào)壓器，規(guī)格參數(shù)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(shù):三相；
[0034]頻率:50Hz；
[0035]調(diào)壓方式:接觸式電動(dòng)調(diào)壓；
[0036]零位時(shí)輸出電壓5V ;
[0037]短路阻抗:彡7.5%;
[0038]波形畸變:彡2%。
[0039]d.負(fù)載電感3規(guī)格參數(shù)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