太阳城集团

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用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610414684.9

申请日:

2016.06.13

公开号:

太阳城集团CN106257296A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/327申请日:20160613|||公开
IPC分类号: G01R31/327; G01R31/333 主分类号: G01R31/327
申请人: LS产电株式会社; 釜庆大太阳城集团产学协力团
发明人: 白承泽; 鲁义哲; 郑在宪; 李镇熙; 郑容昊
地址: 韩国京畿道安养市
优先权: 2015.06.18 KR 10-2015-0086910
专利代理机构: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 杨生平;任庆威
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610414684.9

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团公开了一种用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路。该合成测试电路包括谐振电路,该谐振电路被配置为包括用于测试逆变器模式的操作的第一测试阀门和用于测试整流器模式的操作的第二测试阀门。该合成测试电路包括电源(P/S),该电源被配置为给谐振电路提供工作电压。该合成测试电路包括DC/DC转换器,该DC/DC转换器被配置为对谐振电路的DC偏置电流进行分流。第一测试阀门是具有正DC电流偏置的逆变器单元。第二测试阀门是具有负DC电流偏置的整流器单元。

权利要求书

1.一种用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路,包括:
谐振电路,其被配置为包括用于测试逆变器模式的操作的第一测试阀门和用于测试整
流器模式的操作的第二测试阀门;
电源(P/S),其被配置为给所述谐振电路提供工作电压;以及
DC/DC转换器,其被配置为对所述谐振电路的DC偏置电流进行分流,
其中,所述第一测试阀门是具有正DC电流偏置的逆变器单元,
其中,所述第二测试阀门是具有负DC电流偏置的整流器单元。
2.根据权利要求1所述的合成测试电路,其中,所述第一测试阀门和所述第二测试阀门
中的每一个包括多个子模块,所述多个子模块包括多个IGBT和电容器,并且
其中,所述谐振电路包括:在所述第一测试阀门与所述第二测试阀门之间串联连接的
第一电感器和第二电感器、在所述第一测试阀门与所述第二测试阀门之间串联连接的第一
辅助阀门和第二辅助阀门、以及第一电容器,所述第一电容器的一端连接到所述第一电感
器与所述第二电感器之间的触点,并且所述第一电容器的另一端连接到所述第一辅助阀门
与所述第二辅助阀门之间的触点。
3.根据权利要求2所述的合成测试电路,其中,所述第一电感器连接在所述第一测试阀
门的各IGBT之间,所述第二电感器连接在所述第二测试阀门的各IGBT之间,所述第一辅助
阀门连接在所述第一测试阀门的所述IGBT与所述电容器之间,并且所述第二辅助阀门连接
在所述第二测试阀门的所述IGBT与所述电容器之间。
4.根据权利要求2所述的合成测试电路,其中,在所述第一测试阀门和所述第二测试阀
门中包含的子模块中的每一个包括两个串联连接的IGBT以及并联连接到IGBT的电容器。
5.根据权利要求2所述的合成测试电路,其中,所述第一辅助阀门包括第一IGBT、以及
并联连接到所述第一IGBT并且彼此串联连接的第二IGBT和电容器,并且
其中,所述第二辅助阀门包括第三IGBT、以及并联连接到所述第三IGBT并且彼此串联
连接的第四IGBT和电容器。
6.根据权利要求5所述的合成测试电路,其中,所述DC/DC转换器连接到所述第一辅助
阀门中包含的所述电容器的两端并且连接到所述第二辅助阀门中包含的所述电容器的两
端。
7.根据权利要求5所述的合成测试电路,其中,所述电源连接到所述第二辅助阀门中包
含的所述电容器的两端以对所述测试阀门和所述辅助阀门进行充电。
8.根据权利要求5所述的合成测试电路,其中,所述第一IGBT和所述第二IGBT反并联连
接,并且所述第三IGBT和所述第四IGBT反并联连接。
9.根据权利要求2所述的合成测试电路,其中,所述第一电感器和所述第二电感器具有
相同值。
10.根据权利要求1所述的合成测试电路,其中,所述电源给所述第一测试阀门和所述
第二测试阀门提供工作电压。

说明书

用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路

技术领域

本公开内容涉及用于HVDC(高压直流)的阀门性能测试的合成测试电路。更特别
地,本公开内容涉及一种能够执行各种测试的合成测试电路,其人工地将与当基于MMC(模
块化多电平转换器)的电压源HVDC正常地和异常地操作时在IGBT阀门处出现的电流和电压
相似的电流和电压施加到与转换器独立的IGBT阀门模块。

背景技术

图1是示出了本领域中的用于阀门性能测试的合成测试电路的示例的视图。

用于图1中示出的电压源HVDC的合成测试电路被配置有:两(2)组测试阀门(测试
阀门1和测试阀门2),其每一个具有串联连接的若干子模块;DC电源E,其用于对测试阀门的
电容器进行充电;两(2)个辅助阀门(辅助阀门1和辅助阀门2),其用于补充当操作合成测试
电路时出现的损耗,两(2)个辅助DC电源(E1和E2),其用于对每一个辅助阀门的电容器进行
充电;以及电抗器L,其串联连接在各测试阀门之间以模拟当MMC(模块化多电平转换器)实
际上操作时在各阀门之间流动的伪正弦电流。

子模块被配置有电容器和两(2)个串联连接的IGBT,电容器和两个IGBT并联连接。
第一测试阀门和第二测试阀门中的每一个被配置有m个串联连接的子模块和n个串联连接
的子模块。辅助阀门中的每一个被配置有一个子模块,并且为了对辅助阀门的电容器进行
充电,每一个电容器并联连接到辅助DC电源。用于电压源HVDC的合成测试电路应当能够当
实际上操作针对流过测试阀门的电流的MMC时以相同的方式模拟流过子模块的电流的波
形。图1的系统使用测试阀门的电容器与被定位在相应测试阀门之间的电感器的谐振来生
成伪正弦电流波形,并且使用伪正弦电流波形来测试该测试阀门。

图2到图4是示出了本领域中的用于阀门性能测试的合成测试电路的操作的视图。

参考图2到图4,首先如图2所示,在设置可以生成要在合成测试电路中模拟的电流
的幅值和频率的测试阀门的输出电压u1和u2之后,使用E1和E2来对辅助阀门的电容器进行
充电。接下来,如图3所示,在使用E对测试阀门的电容器进行充电之后,所有电源与各阀门
分离。接着,如图4所示,使用测试阀门的适当生成的输出电压,生成要被模拟的电流。

图5是示出了测试阀门的配置的视图,图6是示出了测试阀门的输出电压的视图,
图7示出了合成测试电路的等效电路的视图,并且图8是示出了电感器的电压的视图。

用于生成流过实际测试阀门的电流的原理可以使用图5和图6中示出的测试阀门
的配置和输出电压、图7中示出的合成测试电路的等效电路以及图8中示出的电感器电压UL
来解释。

当适当地接通或断开图5中示出的被配置具有m个子模块的测试阀门的每一个开
关状态时,可以生成如图6所示的0到VSM11*m[V]电压。当测试阀门的串联连接的子模块在数
量上为五(5)个时,合成测试电路的等效电路可以被指示为如图7所示。另外,当通过调节u2
的相位将图8中示出的伪正弦电压施加到在各测试阀门之间定位的电感器L时,流过电抗器
的电流也可以变成伪正弦波。通过这样做,能够使得如下电流能够流过测试阀门,该电流的
类型与当实际上操作MMC时流过子模块的电流的AC分量相似。然而,存在如下缺陷:不能够
使得在实际MMC操作上包含的DC分量流动。

用于电压源HVDC阀门测试的合成测试电路被配置有两(2)个测试阀门和两(2)个
辅助阀门。辅助阀门用于补充当操作合成测试电路时在测试阀门中出现的损耗。虽然该测
试阀门的子模块电容器和辅助阀门电容器应当在测试该测试阀门之前被充电,但是存在如
下问题:需要用于对测试阀门进行充电的DC电源和用于对辅助阀门进行充电的两个DC电
源,即,总共需要三(3)个DC电源。另外,由于使用测试阀门的电容器和电感器的谐振来生成
测试电流,所以存在如下问题:不能够生成包括当实际上操作MMC时流过个体子模块的DC偏
置电流的伪正弦电流的波形。额外地,虽然流过每一个IGBT和二极管的电流具有当实际上
操作MMC时的PWM形式,但是存在如下问题:不能够实现这样的电流形状。

发明内容

本公开内容的目的在于提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的新颖配
置。

本公开内容的另一目的在于提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路,其能
够提供包括DC偏置的电流。

本公开内容的又一目的在于提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的配
置,其能够在一定太阳城集团段内开关若干次。

本公开内容的再一目的在于提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的配
置,其消耗很少功率并且能够同时测试要被逆变器单元和整流器单元测试的标本。

根据本发明的方面,提供了一种用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路,其包
括:谐振电路,其被配置为包括用于测试逆变器模式的操作的第一测试阀门和用于测试整
流器模式的操作的第二测试阀门;电源(P/S),其被配置为给谐振电路供应有工作电压;以
及DC/DC转换器,其被配置为对谐振电路的DC偏置电流进行分流,其中,第一测试阀门是具
有正DC电流偏置的逆变器单元,其中,第二测试阀门是具有负DC电流偏置的整流器单元。

附图说明

本公开内容的上述和其他目的和特征将从结合附图给出的下面的实施例的描述
中变得显而易见,在附图中:

图1是示出了本领域中的用于阀门性能测试的合成测试电路的示例的视图。

图2到图4是示出了本领域中的用于阀门性能测试的合成测试电路的操作的视图。

图5是示出了测试阀门的配置的视图。

图6是示出了测试阀门的输出电压的视图。

图7示出了合成测试电路的等效电路的视图。

图8是示出了电感器的电压的视图。

图9是示出了根据本公开内容的实施例的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电
路的视图。

图10是示出了根据本公开内容的实施例的太阳城集团用于HVDC的阀门性能测试的合成
测试电路要被测试的标本的电路图的视图。

图11是示出了根据本公开内容的实施例的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试
电路的整流器单元子模块的开关信号和电流波形的视图。

图12是示出了根据本公开内容的实施例的太阳城集团用于HVDC的阀门性能测试的合成
测试电路的逆变器单元子模块的开关信号和电流波形的视图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图详细描述用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的优选
实施例。

图9是示出了根据本公开内容的实施例的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电
路的视图,图10是示出了根据本公开内容的实施例的太阳城集团用于HVDC的阀门性能测试的合成
测试电路要被测试的标本的电路图的视图。图11是示出了根据本公开内容的实施例的用于
HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的整流器单元子模块的开关信号和电流波形的视图,
并且图12是示出了根据本公开内容的实施例的太阳城集团用于HVDC的阀门性能测试的合成测试
电路的逆变器单元子模块的开关信号和电流波形的视图。

基于MMC的电源HVDC的功率转换器单元被配置有串联连接的几十或几百个IGBT阀
门(子模块),其需要在制造其之前测试性能。

不能够同时测试在性能测试中串联连接的几十或几百个IGBT阀门,并且在国际条
例中描述了对串联连接的五(5)个或更多个IGBT进行测试。用于这样的测试的基本设备是
合成测试电路。

参考图9,在根据本公开内容的实施例的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电
路中,在右侧的整流器REC单元的测试阀门被指示为两个IGBT(QRU-DRU和QRD-DRD)和电容器
CR。然而,在实际配置中,测试阀门可以由与图10中示出的相同的六(6)个串联连接的IGBT
阀门(子阀门)组成并且其可以与要被测试的标本对应。另外,在左侧被指示为逆变器INV的
单元也与整流器REC单元相同并且也与要被测试的标本对应。

由于配置电源HVDC的IGBT阀门当其以整流器RECM模式操作时的特征与当其以逆
变器INV模式操作时的特征不同,所以在每一个操作模式中需要该测试。然而,本公开内容
可以提供能够用其同时测试两种操作模式的结构。

参考图9,在逆变器INV单元与整流器REC单元之间存在的两个串联连接的电感器
L1和L2具有相同值并且卷入到电流流动中。设置在其间的电容器C3连接到在电感器L1与L2之
间的触点,其用于处置电感器L1与L2的电流纹波。在较低级处的四个IGBT(QI1、DI2、QR1和DR2)
和两个电容器(C1和C2)用于对流过L1和L2的电流的DC分量进行分流,并且该过程通过DC/DC
转换器来执行。被施加以执行图9中的操作的外部功率可以由P/S(电源)供应。

即,根据本公开内容,包括了谐振电路,该谐振电路包括用于测试逆变器模式的操
作的第一测试阀门和用于测试整流器模式的操作的第二测试阀门。另外,P/S给谐振电路供
应有工作功率。详细地,P/S可以给配置谐振电路的第一测试阀门和第二测试阀门供应有工
作功率。第一测试阀门和第二测试阀门可以包括多个串联连接的子模块,并且每一个子模
块可以包括多个IGBT和电容器。第一测试阀门可以是逆变器INV单元,并且第二测试阀门可
以是整流器REC单元。

在第一测试阀门和第二测试阀门中包含的子模块中的每一个可以包括两(2)个串
联连接的IGBT以及并联连接到IGBT的电容器。

第一测试阀门具有连接到第一电感器L1的一端和连接到第一辅助阀门的另一端。
第二测试阀门具有连接到第二电感器L2的一端和连接到第二辅助阀门的另一端。

第一电感器L1连接在第一测试阀门的各IGBT之间,并且第一辅助阀门连接在第一
测试阀门的IGBT与电容器之间。第二电感器L2连接在第二测试阀门的各IGBT之间,并且第
二辅助阀门连接在第二测试阀门的IGBT与电容器之间。

第一辅助阀门可以包括两(2)个IGBT(QI1和QI2)和电容器C1,IGBT(QI2)和电容器C1
串联连接,并且IGBT(QI1)并联连接到另一IGBT(QI2)和电容器C1。IGBT(QI1)反并联连接到另
一IGBT(QI2)。

另外,第二辅助阀门可以包括两(2)个IGBT(QR1和QR2)和电容器C2,IGBT(QR2)和电
容器C2串联连接,并且IGBT(QR1)并联连接到另一IGBT(QR2)和电容器C2。IGBT(QR1)反并联连
接到另一IGBT(QR2)。

第一电感器L1串联连接到第二电感器L2,并且第一辅助阀门串联连接到第二辅助
阀门。

第一电容器C3的一端连接到在第一电感器L1与第二电感器L2之间的触点,并且第
一电容器C3的另一端连接到在第一辅助阀门与第二辅助阀门之间的触点。

DC/DC转换器连接到在第一辅助阀门和第二辅助阀门中包含的电容器C1和C2的两
端,使得其用于对DC偏置电流进行分流。

另外,P/S(电源)连接到在第二辅助阀门中包含的电容器C2的两端,使得其用于在
初始启动操作时对测试阀门和辅助阀门进行充电并补偿在正常操作时的功率损耗。P/S(电
源)可以通过开关控制来对在第一辅助阀门和第二辅助阀门中包含的电容器C1和C2、第一电
容器C3和电容器CI和CR进行充电。

这种合成测试电路可以由控制系统(未示出)控制,其根据设置操作方法来控制打
开/切断以测试其在整流器模式和逆变器模式上的操作。

参考图11,整流器REC单元的测试阀门和辅助阀门的开关信号和电流波形如下。需
要如下面的表达式的这样的条件以便类似地模拟当实际上工作电压源HVDC系统时流过子
模块的电流的波形。

VC2=VC1=VCR=VC1

<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>3</mn> <mn>4</mn> </mfrac> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mrow>

a.模式1(t0≤t<t1)

当接通QRD和QR1时,整流器输入电流iR如下地升高。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

这里,IGBT阀门的ON状态中的电压降被忽略,并且在下文中假设所有部件是理想
的。在t=t1处,QRD被断开。

b.模式2(t1≤t<t2)

当断开QRD时,流过QRD的电流开始流过DRU并且电流的幅值如下。这里,i(t1)是在时
间t1处流动的电流的瞬时值。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

c.模式3(t2≤t<t3)

在t=t2处,QR1被断开并且QRD被接通。

接着,电流开始沿如C3->L2–>QRD->C2->D(QR2)->C3的这种路线流动,并且其幅值如
下。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>R</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

当这种电流减小到0时,QRD被断开。

d.模式4(t3≤t<t4)

在t=t3处,当QRU被接通时,电流开始沿如CR->QRU->L2->C3->D(QR1)->CR的路线增
大。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

e.模式5(t4≤t<t5)

在t=t4处,QRU被断开并且QR2被接通。

接着,流过QRU的电流被转移到DRD以进行流动。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>R</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

f.模式6(t5≤t<t6)

在t=t5处,当断开QR2并接通QRU时,电流再次移动到QRU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

g.模式7(t6≤t<t7)

在t=t6处,当断开QRU并接通QR2时,电流从QRU移动到QRD。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>R</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>6</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>6</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

h.模式8(t7≤t<t8)

在t=t7处,当断开QR2并接通QRU时,电流再次从DRD移动到QRU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>R</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>7</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>7</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>R</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

i.模式9(t8≤t<t9)

在t=t8处,当断开QRU并接通QR1时,电流变成如下。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>R</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>8</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

当电流的幅值变成0时,QR1被断开。

参考图12,逆变器INV单元的测试阀门和辅助阀门的开关信号和电流波形如下。需
要如下面的表达式的这样的条件以便类似地模拟当实际上工作电压源HVDC系统时流过子
模块的电流的波形。

a.模式1(t0≤t<t1)

当接通QID和QI1时,逆变器输入电流iI如下地升高。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

b.模式2(t1≤t<t2)

在t=t1处,当断开QID时,电流从DID移动到QIU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

c.模式3(t2≤t<t3)

在t=t2处,当接通QID时,电流从DIU移动到QID。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

d.模式4(t3≤t<t4)

在t=t3处,当断开QID时,电流再次移动到DIU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

e.模式5(t4≤t<t5)

在t=t4处,当断开QI1并接通QI2和QID时,反向电流被施加到L1,使得电流的幅值开
始减小。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>4</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

f.模式6(t5≤t<t6)

在t=t5处,当断开QID和QI2并接通QI1时,电流从DID移动到QIU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>5</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

g.模式7(t6≤t<t7)

在t=t6处,当断开QI1并接通QID和QI2时,电流从DIU移动到QID。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>6</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>6</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

当电流减小到0时,QID和QI2被断开。

h.模式8(t7≤t<t8)

在t=t7处,当接通QI2时,iI开始在负号(-)方向上增大。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>7</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>7</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

i.模式9(t8≤t<t9)

在t=t8处,当断开QIU并接通QI2时,电流从DIU移动到QID。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>8</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>8</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

j.模式10(t9≤t<t10)

在t=t9处,当断开QI2并接通QIU时,电流从DID移动到QIU。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>Q</mi> <mi>I</mi> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>9</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>9</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mn>4</mn> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

k.模式11(t10≤t<t11)

在t=t10处,当断开QIU时,电流从QIU移动到DID。

<mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>D</mi> <mi>I</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>10</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </mrow> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>&times;</mo> <mi>t</mi> </mrow>

当电流变成0时,模式11被终止。

如可以从以上描述的整流器REC单元和逆变器INV单元的操作理解的,根据本公开
内容的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路可以实现可以通过使得能够添加DC偏置
来尽可能多地模拟实际情形的合成测试电路。

即,如可以从图11中的电流iR和图12中的电流iI看到的,第一测试阀门可以具有正
DC电流偏置,并且第二测试阀门可以具有负DC电流偏置。

由于实际电压源HVDC可以在操作中取决于整流器模式或逆变器模式而具有偏置
电流,所以本公开内容可以实现与在这样的实际情形中相似的能够确保可靠性的合成测试
电路。

另外,根据本公开内容的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路可以在一(1)
个太阳城集团段内能够在PWM方案中切换阀门的电流而同时控制脉冲宽度(其与实际情形非常相
似),由此使测试电路的有效性最大化。

在根据本公开内容的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路中,由于被供给到
合成测试电路的功率仅仅需要提供太阳城集团该电路的损耗,例如IGBT阀门的开关损耗和线路损
耗,所以能够使用小于实际功率的1%的最小功率来执行实际容量的高功率测试。因此,存
在如下优点:功率消耗在测试设施中很少。

根据本公开内容的用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路可以同时测试要在
逆变器单元和整流器单元中测试的标本,由此有助于增强生产力。

本公开内容可以提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的新颖配置。

另外,本公开内容可以提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路,其能够提
供包括DC偏置的电流。

另外,本公开内容可以提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的配置,其
能够在一定太阳城集团段内开关若干次。

另外,本公开内容可以提供用于HVDC的阀门性能测试的合成测试电路的配置,其
消耗很少功率并且能够同时测试要被逆变器单元和整流器单元测试的标本。

在前文中,尽管参考各实施例描述了本公开内容,但是它们仅仅是示例性示出而
非要限制本公开内容。本领域技术人员将清楚地理解,能够在不脱离各实施例的基本精神
的情况下进行上文未说明的各种修改和应用。例如,在各实施例中详细示出的每一个组成
部件都可以以修改的形式来实现。另外,与这种修改和应用相关的差别应当被解释为被包
含在由随附权利要求书限定的本公开内容的范围中。

关 键 词:
用于 HVDC 阀门 性能 测试 合成 电路
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