柔性直流换流阀改进运行试验方法

为了实现对柔性直流换流阀更准确的综合应力考核,针对换流阀中含有二次环流等分量的阀电流,提出了柔性直流换流阀改进运行试验方法,可满足不同功率等级下柔性直流换流阀含有不同特征电流运行工况的试验要求。首先,对柔性直流换流阀的典型运行工况进行了应力分析,重点分析了换流阀的电流特征;其次,结合应力分析,考虑到实际工程中换流阀运行时未投入环流抑制时的桥臂电流中包含较大的二倍频分量的工况,在柔性直流换流阀的阀段试验装置和不增加试验成本的基础上,通过调制控制策略,提出了针对含二次环流分量的阀电流应力和电压应力考核的试验方法,并阐述了其运行机理;最后,搭建了实际的试验系统,并进行了验证。试验结果表明,该柔性直流换流阀改进运行试验方法具有可行性和有效性。     

柔直换流阀水管布置对电压均衡的影响

柔直换流阀在不控充电时,各个桥臂的子模块电压会自动均衡。在工程现场和试验时发现不同位置的功率模块的电压差异很大,可能会对换流阀造成损伤,或者引起换流阀无法正常启动。此处研究由于接线位置的不同,导致水路电位分布不同,进而导致换流阀子模块的静态电压分布不同。对不同接线方案进行了分析,并通过试验进行验证。     

半全桥子模块混合型柔性直流换流阀的充电策略研究与样机实验验证

介绍了基于半桥和全桥子模块构建的混合型柔性直流输电换流阀的拓扑结构特点和在不控充电阶段中的子模块电压分布;分析了半桥子模块存在充电电压较低导致的取能失败及充电不成功的问题;提出了一种用于混合型柔直换流阀的充电策略,并搭建了±10 kV/60 MW半全桥混合型模块化多电平换流阀样机对该策略进行验证。实验结果表明,该充电策略可以有效解决基于半桥和全桥子模块构建的混合型柔直换流阀充电过程中半桥子模块自取能失败问题。     

直流换流阀合成试验回路的仿真及其物理模型的建立

直流换流阀是高压直流输电工程的核心装置,其额定容量很大,在进行换流阀运行试验时,为降低试验容量,采用合成试验方法是一个合适的选择。提出了一种合成试验回路,能够正确地再现换流阀实际运行的电压与电流波形,符合运行试验的标准,而且能够满足运行试验的等效性要求。采用电力系统仿真软件Matlab/Simulink对该回路进行仿真研究,并搭建了按比例缩小的物理模拟试验回路进行验证,结果表明该合成试验回路的设计是可行的,可为高压换流阀运行试验装置的开发提供参考。     

模块化多电平换流阀模块级等效运行试验研究

模块化多电平换流器(MMC)通过标准功率模块(SM)的串联实现高压大容量化,且避免了器件的直接串联,降低了制造难度,具有开关频率低、效率高、输出特性好、可扩展性强等优点,己成为当前柔性直流输电系统中换流阀的首选方案.MMC因其大功率、高电压、强电流的特点,导致在试验环境中很难构建与实际工程相同的全载电路进行试验.因此,设计适当、有效的试验方法和装置来获得能代表实际运行条件的关键应力显得尤为重要.这里首先分析了MMC系统功率模块试验电路的工作原理,然后提出了一种主动充电策略及功率对推控制策略,最后在此基础上对某工程上的功率模块进行了充电试验和功率对推试验.该试验电路简单易行,能模拟MMC功率模块实际运行中的电压、电流和温度应力,特别适合模块样机研制阶段对单模块进行测试.     

晶闸管换流阀断续电流试验方法探讨

断续电流试验是高压直流输电用晶闸管换流阀的一项重要的型式试验,该试验模拟换流阀在两种不同电压下电流产生断续情况,换流阀能够正常、多次可靠触发的能力。文中讨论了在合成试验回路基础上采用电流源双六脉动桥串并联运行、增加辅助取能装置或调节电压源时序的方法进行断续电流试验,并对上述几种方法进行了比较分析。经过试验验证的晶闸管换流阀在实际直流输电工程中的良好运行证明了合成试验回路断续电流试验方法上的等效性。     

基于全半桥混连拓扑换流阀的交流侧可控充电方法

全半桥混连拓扑换流阀在交流不控充电时全半桥模块电压不一致,通过对全半桥混连拓扑换流阀中全桥和半桥模块工作原理以及交流不控充电过程分析,本文提出了一种基于模块化多电平结构的全半桥混连拓扑换流阀交流侧可控充电方法。该方法通过可控充电提高模块的平均电压,并保持桥臂内所有模块的电压平衡。搭建了基于全半桥混连拓扑的MMC柔性直流输电PSCAD仿真模型,验证了所提出方法的正确性和有效性。     

±500kV柔性直流阀段等效试验设计和控制

对±500kV柔性直流多电平换流器桥臂的工作原理进行了分析,在对阀段稳态工况和直流侧短路工况的基本特征进行总结的基础上,基于稳态和短路状态下电压应力、电流应力和热应力的等效工作原理,设计了一种功率模块试验装置等效试验电路,可满足不同功率等级的至少一个功率子模块在稳态工况和短路工况下的试验要求,针对该等效试验电路,在模型分析的基础上设计了满足试验要求的控制策略,以及设计了基于三层结构的阀段控制保护系统。搭建了一个五模块的2组阀段系统组成的2个桥臂,进行了相关的试验验证。试验结果表明,所提功率模块试验装置等效试验电路以及阀段控制保护系统能够满足试验要求,对多组阀段系统的控制方法是有效的。     

功率模块数不对等的MMC阀段运行试验研究

为了研究功率模块数不对等条件下柔性直流换流阀阀段运行试验方法,文中通过分析阀段运行试验过程中进行模块旁路试验的过程,建立了试验回路电流和模块电压的数学计算模型,提出了功率模块数不对等条件下的阀段运行试验方法。利用PSIM仿真软件对试验方法进行了仿真,并在实际的阀段运行试验中应用了该方法。仿真与试验结果表明,文中设计的试验方法可以实现功率模块数不对等条件下MMC阀段运行试验测试,满足试验要求。     

H桥拓扑级联的单相换流链实验系统设计

H桥拓扑具有三电平输出特性,广泛用于高压变频器、静止无功发生器(SVG)等领域。H桥换流链的传统测试方案采用单个H桥背靠背互馈,存在开关频率低、电流谐波大、与单相级联拓扑差异大的缺点。针对这些问题,提出一种新型换流链实验系统方案。首先,采用两条多模块级联的换流链进行无功互馈,与单相级联主回路等效,控制算法与实际产品的等价效果更佳。其次,提出新型改进比例积分谐振(PIR)调节器来抑制并联环流问题,引入相位超前补偿函数克服PIR调节器的滞后性,改善电流总谐波畸变率(THD)。仿真与实验结果表明,实验系统可实现对单相级联H桥换流链的电流、电压测试,满足运行实验要求。     

模块化多电平换流器的直流侧主动充电策略

柔性直流输电工程中,无源端的换流阀通过有源端进行预充电,子模块电压最多只能充到额定电压的一半。如果按照正常解锁逻辑,会产生非常大的直流过电流,因此必须通过主动充电策略将子模块的电压充到额定值。文中结合模块化多电平换流器直流侧不控充电及正常运行的特点,设计了通过逐步递减投入子模块个数的直流侧主动充电策略,可以实现无源端换流阀从直流侧不控充电状态至正常解锁运行状态的平滑过渡。同时,分析了直流侧主动充电过程的桥臂电流特性。最后,通过仿真和实际工程应用验证了设计的直流侧主动充电策略的可行性。     

一种改进的MMC换流阀运行试验装置及其控制策略

从降低试验装置成本的角度对相关文献提出的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)换流阀运行试验装置进行改进;根据改进拓扑阐述试验装置电流、电容电压控制原理,并设计电流闭环控制算法和考虑试验装置内部损耗的子模块电容电压闭环控制算法。PSCAD/EMTDC仿真结果表明所提试验电路及控制策略能等效模拟实际运行工况MMC各种电气应力,具有可行性。     

MMC型电压源换流阀运行试验系统设计

依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种MMC型电压源换流阀运行试验系统,对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流阀的导通、关断和有关电流特性的检验,并且提出了一种可行的闭环控制策略来协调3个电流环的控制,从而达到对基波电流、二倍频电流以及直流电流精确有效控制的目的。详细介绍了MMC型电压源换流阀运行试验系统的主回路设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的MMC型电压源换流阀运行试验系统的正确性和实用性。     

混合型模块化多电平换流器启动冲击电流特性分析及控制策略

启动控制是模块化多电平换流器(MMC)正常运行的基础。半桥型和全桥型子模块构成的混合型MMC,在预充电阶段存在电容欠电压且电压不均衡现象,导致换流阀受控充电解锁后出现桥臂过调制和冲击电流。该文首先针对混合型MMC的拓扑结构,分析半桥型和全桥型子模块预充电电压特性及其等效电路,提出两类模块电容电压计算方法。利用全桥型子模块负电平输出特性,提出一种交流侧受控充电启动策略,能够在电容欠电压条件下避免换流器过调制从而抑制冲击电流。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了换流阀启动特性的正确性和所提出的启动控制策略的有效性。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统,可对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流器阀的导通、关断和有关电流特性的检验.详细介绍了基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统的主回路和控制系统设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的基于MMC柔性直流输电换流阀试验系统的正确性和实用性.     

张北关键设备短时电流试验方法

现有试验技术在输出功率及能量方面不能满足张北工程对柔性直流换流阀(MMC换流阀)和直流断路器提出的短时电流耐受要求。为了解决该问题,对MMC换流阀和直流断路器的短时电流应力进行了分析,提出了基于超级电容储能和功率变换的试验方法。设计的试验电路采用超级电容储能降低了对试验电源容量的需求,采用基于Buck变换器实现高功率输出,采用交错并联调制方式降低功率模块的电流应力。搭建了PSCAD电磁暂态仿真模型和试验平台对丰宁站关键设备进行了短时电流耐受试验仿真,仿真和试验结果表明试验电路所输出的试验电流可有效跟踪电流指令变化,具有试验要求的输出电流等价性。     

特定次谐波注入抑制模块化多电平换流器电容电压波动

模块化多电平换流器（MMC）电容电压波动抑制有助于降低电容器体积/重量,降低换流阀设备投入成本。推导了换流阀子模块电容电压波动分量及影响因素,分析了二倍频环流注入、三次谐波注入对子模块电容电压波动及换流阀的影响,提出的特定次谐波注入方法,可显著降低换流阀子模块电容电压波动,且桥臂电流峰值和有效值控制在允许范围内。以张北柔直工程参数为例,通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零、二倍频环流注入、特定次谐波注入情况下的电容电压波动、桥臂电流有效值和桥臂电流峰值,验证了所提方法的正确性和有效性。     

HVDC换流阀桥臂短路电流耐受分析

提出一种高压直流(HVDC)输电换流阀短路电流仿真模型和晶闸管承受短路电流的结温预测方法,可证明换流阀晶闸管在系统最大短路电流工况下的耐受能力.分析换流阀桥臂短路原理,得出短路电流计算方法,通过基于PSCAD/EMTDC的6脉动换流阀桥臂短路电流仿真,获得短路电流、暂态电压、恢复时间等关键参数,结合晶闸管瞬态热阻,采用数据拟合与迭代法,实现晶闸管在短路电流下结温曲线的预测,进而得出晶闸管承受阀桥臂短路电流后的暂态电压耐受能力.试验结果表明该方法有较高的可靠性.     

一种新型结构的UPQC及仿真实现

统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)是一种用于提高电网电能质量的装置。UPQC能够对其所接入电网的电压和电流扰动进行分别或同时补偿,以提高输配电网的稳定性并降低扰动对负载的冲击。本文提出一种基于背靠背H桥新型结构的无串联变压器UPQC装置,通过灵活的增加背靠背H桥模块可扩展其运行电压等级,以适用于不同电压等级和容量的输配电网的需求。PSCAD/EMTDC的仿真分析,验证了针对这种新型UPQC所提出的并、串联侧控制算法的正确性。     

一种适用于柔直换流阀功率模块的改进型测试装置

柔性直流输电技术在国内外得到广泛应用,其容量和电压等级也在逐步提高。柔性直流换流阀通常采用功率模块级联方案,每个桥臂级联的功率模块数量众多,投运后会出现部分功率模块故障现象。传统的功率模块测试装置功能有限,测试效率低并且测试准确性不高。本文提出了一种改进型功率模块测试装置方案。该方案具有功能多、自动化程度高和测试准确率高等优点。