一种柔性直流换流阀功率模块的测试装置和方法与流程

1.本发明属于功率模块的测试技术领域，具体涉及一种用于特高压柔性直流输电系统中，换流阀控制系统对功率模块的自动测试。


背景技术：

2.随着柔性直流输电技术的不断发展，基于大功率电力电子的柔性直流输电设备得到广泛的应用。柔性直流输电功率模块是柔性直流输电系统中负责实现电能在交、直流之间转换的核心装备。功率模块的安全可靠运行，对于保障特高压柔直换流阀安全可靠，甚至是整个特高压柔性直流输电线路的稳定运行，都具有重要的作用。因此在换流站现场测试阶段、换流站检修阶段和维护阶段，必须通过一系列的试验来测试功率模块安全可靠性是否合格。
3.目前对功率模块的测试时，主要问题有：一是只能针对单个功率模块进行测试，特高压柔直换流站的功率模块数量非常多，单个功率模块测试时，效率非常低，耗时严重；二是只能在功率模块旁边进行测试，并且无法对换流阀控制装置到功率模块的光纤链路进行测试；三是无法直接得出测试结果，并对测试数据进行自动保存和数据对比分析。
4.基于上述原因，需要解决能同时测试多个功率模块，通过换流阀控制系统远距离测试，自动保存和数据分析等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术中特高压柔性直流换流阀功率模块测试的缺点，提供一种用于特高压柔性直流输电换流阀功率模块的自动测试方法，可以同时对多个功率模块进行测试。
6.为达到上述目的，本发明所述一种柔性直流换流阀功率模块的测试装置，包括换流阀模块测试后台，换流阀控制装置，桥臂控制单元，脉冲分配单元以及电源；
7.所述换流阀模块测试后台与换流阀控制装置双向通讯连接，换流阀控制装置和多个桥臂控制单元双向通讯连接，桥臂控制单元和多个脉冲分配单元双向通讯连接，脉冲分配单元和多个换流阀功率模块双向通讯连接，电源用于为换流阀功率模块提供电源；
8.所述换流阀模块测试后台用于下发测试命令；
9.所述换流阀控制装置、桥臂控制单元和脉冲分配单元用于传递测试命令至功率模块，并采集测试结果，并将测试结果换流阀模块测试后台。
10.进一步的，脉冲分配单元和换流阀功率模块通过光纤连接。
11.进一步的，换流阀模块测试后台与换流阀控制装置通过以太网连接。
12.进一步的，换流阀控制装置和桥臂控制单元通过背板连接。
13.一种柔性直流换流阀功率模块的测试方法，包括以下步骤：
14.s1：对多台被测功率模块上电；
15.s2：对多台被测功率模块进行检修配置和解锁，使被测功率模块处于导通运行状
态；
16.s3：换流阀模块测试后台给换流阀控制装置下发测试命令，被测功率模块进行自动测试，测试完成后，将测试的状态信息上传；
17.s4：根据被测功率模块上传的状态信息进行合格判定，对被测功率模块状态和结果保存。
18.进一步的，s3中，首先进行运行测试，若运行测试结果不合格，则功率模块测试结果为不合格，否则进行旁路模块测试，若旁路模块测试结果不合格，则功率模块测试结果为不合格，否则检测是否存在上行通讯故障，若无上行通讯故障，则模块测试合格，否则功率模块测试结果为不合格。
19.进一步的，s3包括以下步骤：
20.s3.1、进行运行测试：对上行通讯故障状态，模块电压≥功率模块运行的最低电压，复位完成状态，配置完成状态，运行状态以及被测模块的回检信号的进行检测，并判断：
21.若任一状态与预设值不符，则判定为测试不合格；
22.若状态与预设值相同则判定模块运行测试合格，执行s2；
23.s3.2、进行旁路模块测试：对上行通讯故障，模块电压＜功率模块运行的最低电压，复位完成，配置完成状态，运行状态＝0进行检测，并判断：
24.若任一状态与预设值不符，则判定为模块测试不合格，
25.如果状态与预设值相同，则判定模块旁路测试合格，执行s3；
26.s3.3、检测上行通讯故障：若无上行通讯故障，则模块测试合格，否则模块测试结果为不合格。
27.进一步的，s4中，对测试不合格的被测功率模块进行第二次测试，若第二次测试不合格，则被测功率模块测试结果为不合格，并对模块状态和测试结果进行保存。
28.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
29.可以同时对多个功率模块进行测试，下发测试命令时，换流阀模块测试后台下发测试指令到换流阀控制装置，换流阀控制装置同时连接6个桥臂控制单元，并下发指令到每个桥臂控制单元，每个桥臂控制同时连接3个脉冲分配单元，并下发测试命令到每个脉冲分配单元，每个脉冲分配单元连接72个功率模块，并下发测试命令到每个功率模块，但是由于同时对72个模块供电比较困难，因此选择同时对阀塔同一层的功率模块进行供电，同时测试这些功率模块，通过多次测试，可以完成对所有模块功率模块进行测试。测试完成后，被测功率模块的测试结果上传到脉冲分配单元，脉冲分配单元将测试结果汇总后上传到桥臂控制单元，再上传到换流阀控制装置，最后上传到换流阀模块测试后台进行显示测试结果和保存。
30.进一步的，测试时可以远距离通过光纤通讯进行，换流阀控制装置、桥臂控制单元、脉冲分配单元均在换流阀阀控室，被测功率模块位于阀厅，脉冲分配单元和功率模块间用远距离光纤连接测试，还可以测试出光纤链路是否正常。
31.本发明所述的方法，同时对多个功率模块进行测试，大大提高了测试效率。测试结果上传到换流阀模块测试后台，测试后台对测试的数据进行自动分析，如果被测功率模块没有旁路和通讯等故障，会在后台界面自动得出测试结果，并对测试数据保存和分析，换流阀控制系统在测试完成后，对测试结果保存成文件，可以随时查看测试状态和分析测试情
况。
32.进一步的，依次进行运行测试、旁路模块测试和上行通讯故障测试，当出现不合格状态时，被测模块检测结果为不合格，否则进行下一项测试，可及时对不合格的模块进行检查，不影响下一批模块的测试的正常进行。
33.此项测试处于功率模块测试和换流阀正常投运之间的全面测试，可以在换流阀运行前及时发现和解决功率模块的问题，避免换流阀在运行后再出现问题时，需要整体断电检修。进一步提高换流阀运行的可靠性，批量测试也提高了测试效率，并节省了大量的人力、物力和时间，为换流阀的稳定、可靠运行提供了保障。
附图说明
34.图1是测试系统整体结构示意图；
35.图2是测试系统工作方法流程图；
36.图3是换流阀模块测试后台测试方法流程图。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.参照图1，一种柔性直流换流阀功率模块的测试装置包括：换流阀模块测试后台，换流阀控制装置，桥臂控制单元，脉冲分配单元以及500v直流供电电源。
40.换流阀模块测试后台与换流阀控制装置采用以太网连接，换流阀控制装置和6个桥臂控制单元采用背板连接，每个桥臂控制单元和3个脉冲分配单元采用光纤连接，脉冲分配单元和换流阀功率模块采用光纤连接，500v直流电源给换流阀功率模块提供电源。每个脉冲分配单元连接72个功率模块。但是由于同时对72个模块供电比较困难，因此选择同时对阀塔同层的12个功率模块进行供电，因此每次同时测试12个功率模块，通过多次测试，可以完成对所有模块功率模块进行测试。
41.先提供500v直流电源给被测功率模块，换流阀模块测试后台给先下发测试指令到
换流阀控制装置，换流阀控制装置再下发测试指令到桥臂控制单元，桥臂控制单元下发测试指令到脉冲分配单元，脉冲分配单元下发测试指令到被测功率模块。被测功率模块将测试结果上送到脉冲分配单元，脉冲分配单元将测试结果上送到桥臂控制单元，桥臂控制单元将测试结果上送到换流阀控制装置，换流阀控制装置将测试结果上送到换流阀模块测试后台进行分析和保存。
42.换流阀模块测试后台通过换流阀控制装置，桥臂控制单元，脉冲分配单元给被测的换流阀功率模块下发命令和接收信号。首先换流阀模块测试后台下发配置使能，等被测功率模块配置完成后，换流阀检测到配置完成信号，然后再下发解锁命令，等待功率模块解锁完成后。换流阀模块测试后台下发自动测试命令，对被测功率模块进行自动测试，等待测试完成后，断开被测功率模块的电源，并将测试的状态信息上送，状态信息主要有：配置完成状态、运行状态、充电完成状态、复位完成状态、igbt触发状态、光纤上行通讯状态、光纤下行通讯状态、旁路请求和旁路状态等。换流阀模块测试后台根据被测功率模块上送的状态信息进行合格判定，对判定合格的模块状态和结果保存，对不合格的功率模块重新测试，如果第二次测试不合格，就判定为不合格，并对模块状态和结果进行保存。
43.该测试装置应用在特高压柔性直流输电系统中，本发明与其他换流阀功率模块测试相比，具有多模块测试，自动测试和合格判定，远程测试等优点。
44.参见图2，换流阀柔性直流换流阀功率模块的测试方法为：
45.步骤1、换流阀模块测试后台将换流阀控制模式切换到模块检修模式，并且确认被测的12台功率模块的旁路开关是断开状态；
46.步骤2、将被测的12台功率模块上电，通过500v直流电源给功率模块提供500v的直流电；
47.步骤3、等被测的12台功率模块的电压达到500v后，换流阀模块测试后台对换流阀阀控装置下发检修配置使能，换流阀阀控装置对被测的12台功率模块进行检修配置；
48.步骤4、被测功率模块检修配置完成后，换流阀模块测试后台对换流阀阀控装置下发检修模式解锁使能，换流阀阀控装置对被测功率模块解锁，被测功率模块处于导通运行状态，功率模块解锁完成后，返回解锁完成信号；
49.步骤5、换流阀模块测试后台对换流阀阀控装置下发自动测试命令，功率模块进行自动测试，等待测试完成后，断开功率模块的电源，并将测试的状态信息上送，状态信息主要有：配置完成状态、运行状态、充电完成状态、复位完成状态、光纤上行通讯状态、光纤下行通讯状态、旁路请求和旁路状态等。
50.自动测试过程如图3所示，
51.首先进行运行测试，测试内容包括对上行通讯故障，模块电压≥500v，复位完成，配置完成，运行状态＝1，被测模块的回检信号的检测和判断，如果状态错误则判定为模块运行测试不合格，如果状态正常则判定模块运行试验合格，继续进行旁路模块测试，测试内容包括对上行通讯故障，模块电压＜500v，复位完成，配置完成，运行状态＝0，如果状态错误则判定为模块旁路测试不合格，如果状态正常则判定模块旁路试验合格，最后再检测上行通讯故障，如果无上行通讯故障，则表示模块测试通过，最终判定为合格，否则判定为不合格。
52.步骤6、等自动测试完成后，断开被测功率模块的500v直流电源，测试被测功率模
块的旁路功能，如果旁路功能正常，则被测功率模块的旁路开关闭合，否则旁路开关不动作；
53.步骤7、被测功率模块自动测试和旁路功能测试完成后，被测功率模块将测试结果上传到阀控系统，如：配置完成状态、运行状态、充电完成状态、复位完成状态、igbt触发状态、光纤上行通讯状态、光纤下行通讯状态、旁路请求和旁路状态等；
54.步骤8、换流阀模块测试后台根据检测反馈状态进行自动判定，如果有配置过程状态显示不正常，或者出现通讯故障和旁路故障等有关模块的故障时，则测试结果不合格，否则测试结果合格，测试结果在换流阀模块测试后台上直接显示。并对测试合格的结果进行锁存，对不合格的需要重新再进行测试，如果第二次测试还不合格，不再重新测试，对不合格结果进行锁存；
55.步骤9、所有的功率模块测试均完成后，可以保存测试结果，也可以导出成其他格式的文件保存。
56.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。