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用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610414684.9

申請日:

2016.06.13

公開號:

CN106257296A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01R 31/327申請日:20160613|||公開
IPC分類號: G01R31/327; G01R31/333 主分類號: G01R31/327
申請人: LS產電株式會社; 釜慶大學校產學協力團
發明人: 白承澤; 魯義哲; 鄭在憲; 李鎮熙; 鄭容昊
地址: 韓國京畿道安養市
優先權: 2015.06.18 KR 10-2015-0086910
專利代理機構: 北京品源專利代理有限公司 11332 代理人: 楊生平;任慶威
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610414684.9

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

公開了一種用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路。該合成測試電路包括諧振電路,該諧振電路被配置為包括用于測試逆變器模式的操作的第一測試閥門和用于測試整流器模式的操作的第二測試閥門。該合成測試電路包括電源(P/S),該電源被配置為給諧振電路提供工作電壓。該合成測試電路包括DC/DC轉換器,該DC/DC轉換器被配置為對諧振電路的DC偏置電流進行分流。第一測試閥門是具有正DC電流偏置的逆變器單元。第二測試閥門是具有負DC電流偏置的整流器單元。

權利要求書

1.一種用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路,包括:
諧振電路,其被配置為包括用于測試逆變器模式的操作的第一測試閥門和用于測試整
流器模式的操作的第二測試閥門;
電源(P/S),其被配置為給所述諧振電路提供工作電壓;以及
DC/DC轉換器,其被配置為對所述諧振電路的DC偏置電流進行分流,
其中,所述第一測試閥門是具有正DC電流偏置的逆變器單元,
其中,所述第二測試閥門是具有負DC電流偏置的整流器單元。
2.根據權利要求1所述的合成測試電路,其中,所述第一測試閥門和所述第二測試閥門
中的每一個包括多個子模塊,所述多個子模塊包括多個IGBT和電容器,并且
其中,所述諧振電路包括:在所述第一測試閥門與所述第二測試閥門之間串聯連接的
第一電感器和第二電感器、在所述第一測試閥門與所述第二測試閥門之間串聯連接的第一
輔助閥門和第二輔助閥門、以及第一電容器,所述第一電容器的一端連接到所述第一電感
器與所述第二電感器之間的觸點,并且所述第一電容器的另一端連接到所述第一輔助閥門
與所述第二輔助閥門之間的觸點。
3.根據權利要求2所述的合成測試電路,其中,所述第一電感器連接在所述第一測試閥
門的各IGBT之間,所述第二電感器連接在所述第二測試閥門的各IGBT之間,所述第一輔助
閥門連接在所述第一測試閥門的所述IGBT與所述電容器之間,并且所述第二輔助閥門連接
在所述第二測試閥門的所述IGBT與所述電容器之間。
4.根據權利要求2所述的合成測試電路,其中,在所述第一測試閥門和所述第二測試閥
門中包含的子模塊中的每一個包括兩個串聯連接的IGBT以及并聯連接到IGBT的電容器。
5.根據權利要求2所述的合成測試電路,其中,所述第一輔助閥門包括第一IGBT、以及
并聯連接到所述第一IGBT并且彼此串聯連接的第二IGBT和電容器,并且
其中,所述第二輔助閥門包括第三IGBT、以及并聯連接到所述第三IGBT并且彼此串聯
連接的第四IGBT和電容器。
6.根據權利要求5所述的合成測試電路,其中,所述DC/DC轉換器連接到所述第一輔助
閥門中包含的所述電容器的兩端并且連接到所述第二輔助閥門中包含的所述電容器的兩
端。
7.根據權利要求5所述的合成測試電路,其中,所述電源連接到所述第二輔助閥門中包
含的所述電容器的兩端以對所述測試閥門和所述輔助閥門進行充電。
8.根據權利要求5所述的合成測試電路,其中,所述第一IGBT和所述第二IGBT反并聯連
接,并且所述第三IGBT和所述第四IGBT反并聯連接。
9.根據權利要求2所述的合成測試電路,其中,所述第一電感器和所述第二電感器具有
相同值。
10.根據權利要求1所述的合成測試電路,其中,所述電源給所述第一測試閥門和所述
第二測試閥門提供工作電壓。

說明書

用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路

技術領域

本公開內容涉及用于HVDC(高壓直流)的閥門性能測試的合成測試電路。更特別
地,本公開內容涉及一種能夠執行各種測試的合成測試電路,其人工地將與當基于MMC(模
塊化多電平轉換器)的電壓源HVDC正常地和異常地操作時在IGBT閥門處出現的電流和電壓
相似的電流和電壓施加到與轉換器獨立的IGBT閥門模塊。

背景技術

圖1是示出了本領域中的用于閥門性能測試的合成測試電路的示例的視圖。

用于圖1中示出的電壓源HVDC的合成測試電路被配置有:兩(2)組測試閥門(測試
閥門1和測試閥門2),其每一個具有串聯連接的若干子模塊;DC電源E,其用于對測試閥門的
電容器進行充電;兩(2)個輔助閥門(輔助閥門1和輔助閥門2),其用于補充當操作合成測試
電路時出現的損耗,兩(2)個輔助DC電源(E1和E2),其用于對每一個輔助閥門的電容器進行
充電;以及電抗器L,其串聯連接在各測試閥門之間以模擬當MMC(模塊化多電平轉換器)實
際上操作時在各閥門之間流動的偽正弦電流。

子模塊被配置有電容器和兩(2)個串聯連接的IGBT,電容器和兩個IGBT并聯連接。
第一測試閥門和第二測試閥門中的每一個被配置有m個串聯連接的子模塊和n個串聯連接
的子模塊。輔助閥門中的每一個被配置有一個子模塊,并且為了對輔助閥門的電容器進行
充電,每一個電容器并聯連接到輔助DC電源。用于電壓源HVDC的合成測試電路應當能夠當
實際上操作針對流過測試閥門的電流的MMC時以相同的方式模擬流過子模塊的電流的波
形。圖1的系統使用測試閥門的電容器與被定位在相應測試閥門之間的電感器的諧振來生
成偽正弦電流波形,并且使用偽正弦電流波形來測試該測試閥門。

圖2到圖4是示出了本領域中的用于閥門性能測試的合成測試電路的操作的視圖。

參考圖2到圖4,首先如圖2所示,在設置可以生成要在合成測試電路中模擬的電流
的幅值和頻率的測試閥門的輸出電壓u1和u2之后,使用E1和E2來對輔助閥門的電容器進行
充電。接下來,如圖3所示,在使用E對測試閥門的電容器進行充電之后,所有電源與各閥門
分離。接著,如圖4所示,使用測試閥門的適當生成的輸出電壓,生成要被模擬的電流。

圖5是示出了測試閥門的配置的視圖,圖6是示出了測試閥門的輸出電壓的視圖,
圖7示出了合成測試電路的等效電路的視圖,并且圖8是示出了電感器的電壓的視圖。

用于生成流過實際測試閥門的電流的原理可以使用圖5和圖6中示出的測試閥門
的配置和輸出電壓、圖7中示出的合成測試電路的等效電路以及圖8中示出的電感器電壓UL
來解釋。

當適當地接通或斷開圖5中示出的被配置具有m個子模塊的測試閥門的每一個開
關狀態時,可以生成如圖6所示的0到VSM11*m[V]電壓。當測試閥門的串聯連接的子模塊在數
量上為五(5)個時,合成測試電路的等效電路可以被指示為如圖7所示。另外,當通過調節u2
的相位將圖8中示出的偽正弦電壓施加到在各測試閥門之間定位的電感器L時,流過電抗器
的電流也可以變成偽正弦波。通過這樣做,能夠使得如下電流能夠流過測試閥門,該電流的
類型與當實際上操作MMC時流過子模塊的電流的AC分量相似。然而,存在如下缺陷:不能夠
使得在實際MMC操作上包含的DC分量流動。

用于電壓源HVDC閥門測試的合成測試電路被配置有兩(2)個測試閥門和兩(2)個
輔助閥門。輔助閥門用于補充當操作合成測試電路時在測試閥門中出現的損耗。雖然該測
試閥門的子模塊電容器和輔助閥門電容器應當在測試該測試閥門之前被充電,但是存在如
下問題:需要用于對測試閥門進行充電的DC電源和用于對輔助閥門進行充電的兩個DC電
源,即,總共需要三(3)個DC電源。另外,由于使用測試閥門的電容器和電感器的諧振來生成
測試電流,所以存在如下問題:不能夠生成包括當實際上操作MMC時流過個體子模塊的DC偏
置電流的偽正弦電流的波形。額外地,雖然流過每一個IGBT和二極管的電流具有當實際上
操作MMC時的PWM形式,但是存在如下問題:不能夠實現這樣的電流形狀。

發明內容

本公開內容的目的在于提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的新穎配
置。

本公開內容的另一目的在于提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路,其能
夠提供包括DC偏置的電流。

本公開內容的又一目的在于提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的配
置,其能夠在一定時間段內開關若干次。

本公開內容的再一目的在于提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的配
置,其消耗很少功率并且能夠同時測試要被逆變器單元和整流器單元測試的標本。

根據本發明的方面,提供了一種用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路,其包
括:諧振電路,其被配置為包括用于測試逆變器模式的操作的第一測試閥門和用于測試整
流器模式的操作的第二測試閥門;電源(P/S),其被配置為給諧振電路供應有工作電壓;以
及DC/DC轉換器,其被配置為對諧振電路的DC偏置電流進行分流,其中,第一測試閥門是具
有正DC電流偏置的逆變器單元,其中,第二測試閥門是具有負DC電流偏置的整流器單元。

附圖說明

本公開內容的上述和其他目的和特征將從結合附圖給出的下面的實施例的描述
中變得顯而易見,在附圖中:

圖1是示出了本領域中的用于閥門性能測試的合成測試電路的示例的視圖。

圖2到圖4是示出了本領域中的用于閥門性能測試的合成測試電路的操作的視圖。

圖5是示出了測試閥門的配置的視圖。

圖6是示出了測試閥門的輸出電壓的視圖。

圖7示出了合成測試電路的等效電路的視圖。

圖8是示出了電感器的電壓的視圖。

圖9是示出了根據本公開內容的實施例的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電
路的視圖。

圖10是示出了根據本公開內容的實施例的關于用于HVDC的閥門性能測試的合成
測試電路要被測試的標本的電路圖的視圖。

圖11是示出了根據本公開內容的實施例的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試
電路的整流器單元子模塊的開關信號和電流波形的視圖。

圖12是示出了根據本公開內容的實施例的關于用于HVDC的閥門性能測試的合成
測試電路的逆變器單元子模塊的開關信號和電流波形的視圖。

具體實施方式

在下文中,將參考附圖詳細描述用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的優選
實施例。

圖9是示出了根據本公開內容的實施例的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電
路的視圖,圖10是示出了根據本公開內容的實施例的關于用于HVDC的閥門性能測試的合成
測試電路要被測試的標本的電路圖的視圖。圖11是示出了根據本公開內容的實施例的用于
HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的整流器單元子模塊的開關信號和電流波形的視圖,
并且圖12是示出了根據本公開內容的實施例的關于用于HVDC的閥門性能測試的合成測試
電路的逆變器單元子模塊的開關信號和電流波形的視圖。

基于MMC的電源HVDC的功率轉換器單元被配置有串聯連接的幾十或幾百個IGBT閥
門(子模塊),其需要在制造其之前測試性能。

不能夠同時測試在性能測試中串聯連接的幾十或幾百個IGBT閥門,并且在國際條
例中描述了對串聯連接的五(5)個或更多個IGBT進行測試。用于這樣的測試的基本設備是
合成測試電路。

參考圖9,在根據本公開內容的實施例的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電
路中,在右側的整流器REC單元的測試閥門被指示為兩個IGBT(QRU-DRU和QRD-DRD)和電容器
CR。然而,在實際配置中,測試閥門可以由與圖10中示出的相同的六(6)個串聯連接的IGBT
閥門(子閥門)組成并且其可以與要被測試的標本對應。另外,在左側被指示為逆變器INV的
單元也與整流器REC單元相同并且也與要被測試的標本對應。

由于配置電源HVDC的IGBT閥門當其以整流器RECM模式操作時的特征與當其以逆
變器INV模式操作時的特征不同,所以在每一個操作模式中需要該測試。然而,本公開內容
可以提供能夠用其同時測試兩種操作模式的結構。

參考圖9,在逆變器INV單元與整流器REC單元之間存在的兩個串聯連接的電感器
L1和L2具有相同值并且卷入到電流流動中。設置在其間的電容器C3連接到在電感器L1與L2之
間的觸點,其用于處置電感器L1與L2的電流紋波。在較低級處的四個IGBT(QI1、DI2、QR1和DR2)
和兩個電容器(C1和C2)用于對流過L1和L2的電流的DC分量進行分流,并且該過程通過DC/DC
轉換器來執行。被施加以執行圖9中的操作的外部功率可以由P/S(電源)供應。

即,根據本公開內容,包括了諧振電路,該諧振電路包括用于測試逆變器模式的操
作的第一測試閥門和用于測試整流器模式的操作的第二測試閥門。另外,P/S給諧振電路供
應有工作功率。詳細地,P/S可以給配置諧振電路的第一測試閥門和第二測試閥門供應有工
作功率。第一測試閥門和第二測試閥門可以包括多個串聯連接的子模塊,并且每一個子模
塊可以包括多個IGBT和電容器。第一測試閥門可以是逆變器INV單元,并且第二測試閥門可
以是整流器REC單元。

在第一測試閥門和第二測試閥門中包含的子模塊中的每一個可以包括兩(2)個串
聯連接的IGBT以及并聯連接到IGBT的電容器。

第一測試閥門具有連接到第一電感器L1的一端和連接到第一輔助閥門的另一端。
第二測試閥門具有連接到第二電感器L2的一端和連接到第二輔助閥門的另一端。

第一電感器L1連接在第一測試閥門的各IGBT之間,并且第一輔助閥門連接在第一
測試閥門的IGBT與電容器之間。第二電感器L2連接在第二測試閥門的各IGBT之間,并且第
二輔助閥門連接在第二測試閥門的IGBT與電容器之間。

第一輔助閥門可以包括兩(2)個IGBT(QI1和QI2)和電容器C1,IGBT(QI2)和電容器C1
串聯連接,并且IGBT(QI1)并聯連接到另一IGBT(QI2)和電容器C1。IGBT(QI1)反并聯連接到另
一IGBT(QI2)。

另外,第二輔助閥門可以包括兩(2)個IGBT(QR1和QR2)和電容器C2,IGBT(QR2)和電
容器C2串聯連接,并且IGBT(QR1)并聯連接到另一IGBT(QR2)和電容器C2。IGBT(QR1)反并聯連
接到另一IGBT(QR2)。

第一電感器L1串聯連接到第二電感器L2,并且第一輔助閥門串聯連接到第二輔助
閥門。

第一電容器C3的一端連接到在第一電感器L1與第二電感器L2之間的觸點,并且第
一電容器C3的另一端連接到在第一輔助閥門與第二輔助閥門之間的觸點。

DC/DC轉換器連接到在第一輔助閥門和第二輔助閥門中包含的電容器C1和C2的兩
端,使得其用于對DC偏置電流進行分流。

另外,P/S(電源)連接到在第二輔助閥門中包含的電容器C2的兩端,使得其用于在
初始啟動操作時對測試閥門和輔助閥門進行充電并補償在正常操作時的功率損耗。P/S(電
源)可以通過開關控制來對在第一輔助閥門和第二輔助閥門中包含的電容器C1和C2、第一電
容器C3和電容器CI和CR進行充電。

這種合成測試電路可以由控制系統(未示出)控制,其根據設置操作方法來控制打
開/切斷以測試其在整流器模式和逆變器模式上的操作。

參考圖11,整流器REC單元的測試閥門和輔助閥門的開關信號和電流波形如下。需
要如下面的表達式的這樣的條件以便類似地模擬當實際上工作電壓源HVDC系統時流過子
模塊的電流的波形。

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)

當接通QRD和QR1時,整流器輸入電流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>

這里,IGBT閥門的ON狀態中的電壓降被忽略,并且在下文中假設所有部件是理想
的。在t=t1處,QRD被斷開。

b.模式2(t1≤t<t2)

當斷開QRD時,流過QRD的電流開始流過DRU并且電流的幅值如下。這里,i(t1)是在時
間t1處流動的電流的瞬時值。

<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處,QR1被斷開并且QRD被接通。

接著,電流開始沿如C3->L2–>QRD->C2->D(QR2)->C3的這種路線流動,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>

當這種電流減小到0時,QRD被斷開。

d.模式4(t3≤t<t4)

在t=t3處,當QRU被接通時,電流開始沿如CR->QRU->L2->C3->D(QR1)->CR的路線增
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處,QRU被斷開并且QR2被接通。

接著,流過QRU的電流被轉移到DRD以進行流動。

<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處,當斷開QR2并接通QRU時,電流再次移動到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處,當斷開QRU并接通QR2時,電流從QRU移動到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處,當斷開QR2并接通QRU時,電流再次從DRD移動到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處,當斷開QRU并接通QR1時,電流變成如下。

<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>

當電流的幅值變成0時,QR1被斷開。

參考圖12,逆變器INV單元的測試閥門和輔助閥門的開關信號和電流波形如下。需
要如下面的表達式的這樣的條件以便類似地模擬當實際上工作電壓源HVDC系統時流過子
模塊的電流的波形。

a.模式1(t0≤t<t1)

當接通QID和QI1時,逆變器輸入電流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處,當斷開QID時,電流從DID移動到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處,當接通QID時,電流從DIU移動到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處,當斷開QID時,電流再次移動到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處,當斷開QI1并接通QI2和QID時,反向電流被施加到L1,使得電流的幅值開
始減小。

<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處,當斷開QID和QI2并接通QI1時,電流從DID移動到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處,當斷開QI1并接通QID和QI2時,電流從DIU移動到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>

當電流減小到0時,QID和QI2被斷開。

h.模式8(t7≤t<t8)

在t=t7處,當接通QI2時,iI開始在負號(-)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處,當斷開QIU并接通QI2時,電流從DIU移動到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處,當斷開QI2并接通QIU時,電流從DID移動到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處,當斷開QIU時,電流從QIU移動到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>

當電流變成0時,模式11被終止。

如可以從以上描述的整流器REC單元和逆變器INV單元的操作理解的,根據本公開
內容的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路可以實現可以通過使得能夠添加DC偏置
來盡可能多地模擬實際情形的合成測試電路。

即,如可以從圖11中的電流iR和圖12中的電流iI看到的,第一測試閥門可以具有正
DC電流偏置,并且第二測試閥門可以具有負DC電流偏置。

由于實際電壓源HVDC可以在操作中取決于整流器模式或逆變器模式而具有偏置
電流,所以本公開內容可以實現與在這樣的實際情形中相似的能夠確保可靠性的合成測試
電路。

另外,根據本公開內容的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路可以在一(1)
個時間段內能夠在PWM方案中切換閥門的電流而同時控制脈沖寬度(其與實際情形非常相
似),由此使測試電路的有效性最大化。

在根據本公開內容的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路中,由于被供給到
合成測試電路的功率僅僅需要提供關于該電路的損耗,例如IGBT閥門的開關損耗和線路損
耗,所以能夠使用小于實際功率的1%的最小功率來執行實際容量的高功率測試。因此,存
在如下優點:功率消耗在測試設施中很少。

根據本公開內容的用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路可以同時測試要在
逆變器單元和整流器單元中測試的標本,由此有助于增強生產力。

本公開內容可以提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的新穎配置。

另外,本公開內容可以提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路,其能夠提
供包括DC偏置的電流。

另外,本公開內容可以提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的配置,其
能夠在一定時間段內開關若干次。

另外,本公開內容可以提供用于HVDC的閥門性能測試的合成測試電路的配置,其
消耗很少功率并且能夠同時測試要被逆變器單元和整流器單元測試的標本。

在前文中,盡管參考各實施例描述了本公開內容,但是它們僅僅是示例性示出而
非要限制本公開內容。本領域技術人員將清楚地理解,能夠在不脫離各實施例的基本精神
的情況下進行上文未說明的各種修改和應用。例如,在各實施例中詳細示出的每一個組成
部件都可以以修改的形式來實現。另外,與這種修改和應用相關的差別應當被解釋為被包
含在由隨附權利要求書限定的本公開內容的范圍中。

關 鍵 詞:
用于 HVDC 閥門 性能 測試 合成 電路
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