一种阀组件等效试验电路及阀组件全工况等效试验方法与流程

本发明属于直流输电与直流电网，具体涉及一种阀组件等效试验电路及阀组件全工况等效试验方法。

背景技术：

1、随着加快能源转型，实现绿色低碳发展已成全球共识。柔性直流输电技术已成为实现大规模清洁能源稳定送出的关键手段，目前已逐步发展至多端及直流电网形式。而直流变压器作为直流电网中的关键装备，具有实现直流电压变换、系统潮流控制和故障限流等作用。

2、虽然现今学术界和工业界已提出多种高压直流变压器拓扑，但是在实际应用方面，直流变压器多数应用在低压小功率的场合，而高压大功率直流变压器相应的研究还不够成熟，仅仅停留在理论研究阶段。在目前提出的直流变压器拓扑中，t型直流变压器采用模块化多电平技术，具备扩展性强、技术成熟、经济性好等优点，是一种工程可行性高的拓扑，其拓扑如图1所示。

3、为提高柔性直流输电系统的可靠性，与柔直换流阀类似的，需要对直流变压器进行严格的型式试验，主要包括绝缘试验、运行试验等系列试验项目，其中，运行试验主要用于检验设备在实际工程应力下的功能及性能表现。由于高压大功率直流变压器有着电压高、电流大的特点，无法采用直接试验方法构建与实际运行工况完全一致的回路，只能对其中一个或多个阀组件进行等效试验。目前，最常用的等效运行试验电路包括一个测试阀组件、一个辅助阀组件和一组补能电源，阀组件间接有一个桥臂电抗，通过两个桥臂之间的交、直流功率交换在回路中产生需要模拟的电流应力。

4、t型直流变压器与柔直换流阀所用的功率模块类型与电气应力均不同，不同于柔直换流装置，t型直流变压器中的桥臂电流中交、直流分量的比例的变化范围更大。实际应用时，在某类运行工况下，直流变压器桥臂电流中直流分量占比甚至可能超过95％。目前传统的等效试验电路需要桥臂间的交、直流能量交换以达成能量平衡，桥臂电流中交直流分量比例的调节范围较窄，无法满足直流变压器在全部工况下的试验需求。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，第一方面，本发明申请提出一种阀组件等效试验电路，包括：分别并联的直流电源单元、第一相单元、第二相单元以及公共桥臂；

2、所述第一相单元和所述第二相单元均包括两个串联的桥臂；

3、所述第一相单元中两个串联的桥臂的连接点与所述第二相单元中两个串联的桥臂的连接点之间电性连接有所述公共桥臂；所述公共桥臂串联待测试模块化多电平阀组件；

4、所述直流电源单元，用于分别向所述第一相单元中的两个桥臂、所述第二相单元中的两个桥臂及所述公共桥臂充电；

5、在充电完成之后，所述第一相单元中的两个桥臂、所述第二相单元中的两个桥臂及所述公共桥臂，均用于产生用于测试模块化多电平阀组件的试验电流。

6、优选的，所述直流电源单元包括串联的直流电源和平波电抗器；

7、所述第一相单元与第二相单元中的每个桥臂均包括串联的第一辅助阀组件和第一桥臂电抗器，所述第一辅助阀组件包括多个串联连接的第一子模块；

8、所述公共桥臂包括串联的多个第二辅助阀组件和第二桥臂电抗器；多个所述第二辅助阀组件串联至少一个所述待测试模块化多电平阀组件；所述第二辅助阀组件包括多个串联连接的第二子模块；

9、所述待测试模块化多电平阀组件中具有第三子模块；

10、所述第一子模块为半桥子模块或全桥子模块，所述第二子模块为半桥子模块或全桥子模块，所述第三子模块为半桥子模块或全桥子模块；

11、所述第一子模块、第二子模块、第三子模块内部包含用于充电或放电的电容。

12、优选的，所述电路，还包括：

13、与所述直流电源单元并联的滤波电路，所述滤波电路包括串联的电阻、电容和电抗器。

14、优选的，所述电路，还包括：与所述公共桥臂并联的暂态电气应力试验回路，所述暂态电气应力试验回路包括：开关刀闸s1、电感l1、晶闸管v1、二极管d2、电容c1、电容c2、晶闸管v3、电感l2、开关刀闸s2、二极管d1和晶闸管v2；所述开关刀闸s1、所述电感l1、所述晶闸管v1、所述二极管d2、所述电容c1、所述电容c2、所述晶闸管v3、所述电感l2、所述开关刀闸s2依次串联，所述晶闸管v3并联所述晶闸管v2，所述二极管d2、所述电容c1并联所述二极管d1，所述公共桥臂两端分别连接在所述开关刀闸s1与所述开关刀闸s2之间的连接点、所述电容c1与所述电容c2之间的连接点。

15、第二方面，本发明申请还提出一种阀组件全工况等效试验方法，包括：

16、控制阀组件等效试验电路中的直流电源单元分别向所述阀组件等效试验电路中的第一相单元中的两个桥臂、第二相单元中的两个桥臂及所述阀组件等效试验电路中的公共桥臂充电；

17、充电完成之后，所述第一相单元、第二相单元中的桥臂及所述公共桥臂产生用于测试所述模块化多电平阀组件的试验电流，所述试验电流用于对与所述公共桥臂中串联的模块化多电平阀组件进行测试。

18、优选的，所述充电完成之后，所述第一相单元、第二相单元中的桥臂及所述公共桥臂产生用于测试所述模块化多电平阀组件的试验电流，包括：

19、控制所述第一相单元、第二相单元中的所述第一辅助阀组件及所述公共桥臂中的所述第二辅助阀组件按照所述试验电流，产生用于测试模块化多电平阀组件的电压；控制所述待测试模块化多电平阀组件产生试验电压。

20、对所述第一相单元与第二相单元中的所述第一辅助阀组件产生的电压的波形及相位进行调整，使所述阀组件等效试验电路中流经所述待测试模块化多电平阀组件的电流达到所述试验电流，同时保持所述第一子模块、所述第二子模块、所述待测试模块化多电平阀组件中第三子模块的所述电容的电压稳定。

21、优选的，所述第一相单元、第二相单元中的桥臂及所述公共桥臂产生用于测试模块化多电平阀组件的试验电流，包括：

22、调节所述第一相单元、第二相单元中的桥臂或所述公共桥臂使得所述试验电流的直流分量达到目标直流分量、所述试验电流的交流分量达到目标交流分量；所述目标直流分量、所述目标交流分量用于模拟实际运行中模块化多电平阀组件受到的电流应力。

23、优选的，在所述充电完成之后，所述第一相单元、第二相单元中的桥臂及所述公共桥臂产生用于测试所述模块化多电平阀组件的试验电流之后，还包括：

24、充电完成之后，分别逐渐调整所述第一相单元、第二相单元中的所述第一辅助阀组件及所述公共桥臂中的所述第二辅助阀组件产生的电压的波形，至所述阀组件等效试验电路中的电流为0；闭锁所述第一相单元、第二相单元中的桥臂及公共桥臂，并断开所述直流电源单元，对所述第一子模块、所述第二子模块中的所述电容进行放电。

25、优选的，所述调节所述第一相单元、第二相单元中的桥臂或所述公共桥臂使得所述试验电流的直流分量达到目标直流分量、所述试验电流的交流分量达到目标交流分量，包括：

26、调节所述第一相单元与第二相单元中多个所述第一辅助阀组件产生的电压波形幅值、调节所述第一相单元两个桥臂产生的电压波形间的相角差、调节所述第二相单元中两个桥臂产生的电压波形间的相角差，使所述试验电流的直流分量达到目标直流分量；

27、调节所述第一相单元与第二相单元中多个所述第一辅助阀组件产生的电压波形幅值、调节所述第一相单元与第二相单元产生的电压波形间的相角差、调节所述公共桥臂中的所述第二辅助阀组件产生的电压波形，使所述试验电流交流分量达到目标交流分量。

28、优选的，所述方法，还包括：

29、闭合开关刀闸s1，控制阀组件等效试验电路中的直流电源单元分别对电容c1、电容c2充电；

30、在所述电容c1、所述电容c2充电完成之后，控制所述暂态电气应力试验回路，进行所述模块化多电平阀组件的过电流关断试验、短路电流试验。

31、所述电流关断试验包括：将所述第一辅助阀组件、第二辅助阀组件闭锁，闭合开关刀闸s1、开关刀闸s2，触发晶闸管v1，模块化多电平阀组件通过电感l1与二极管d1放电产生过电流，在检测到电流达到电流预设阈值之后，所述模块化多电平阀组件自行闭锁，完成过电流关断试验；

32、所述短路电流试验包括，触发晶闸管v2、晶闸管v3，电容c1、电容c2分别通过电感l1、电感l2向所述模块化多电平阀组件放电，使所述模块化多电平阀组件承受放电的电流的应力，实现短路电流试验。

33、第三方面，本发明申请还提出一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器和处理器通过总线相连；

34、所述存储器，用于存储一个或多个程序；

35、当所述一个或多个程序被所述至少一个处理器执行时，实现所述的一种阀组件全工况等效试验方法。

36、第四方面，本发明申请还提出一种可读存储介质，其上存有执行程序，所述执行程序被执行时，实现所述的一种阀组件全工况等效试验方法。

37、与最接近的现有技术相比，本发明申请具有的有益效果如下：

38、本发明的一种阀组件等效试验电路，包括：分别并联的直流电源单元、第一相单元、第二相单元以及公共桥臂；所述第一相单元和所述第二相单元均包括两个串联的桥臂；所述第一相单元中两个串联的桥臂的连接点与所述第二相单元中两个串联的桥臂的连接点之间电性连接有所述公共桥臂；所述公共桥臂串联待测试模块化多电平阀组件；所述直流电源单元，用于分别向所述第一相单元中的两个桥臂、所述第二相单元中的两个桥臂及所述公共桥臂充电；在充电完成之后，所述第一相单元中的两个桥臂、所述第二相单元中的两个桥臂及所述公共桥臂，均用于产生用于测试模块化多电平阀组件的试验电流。在进行阀组件稳态应力等效试验时，由于第一相单元、第二相单元中的桥臂与公共桥臂可以单独调节，所以可以实现模拟直流变压器的全部工况，满足直流变压器在全部工况下的试验需求。