专利名称：一种mmc阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电子及电力系统领域的参数设计方法，具体涉及一种MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法。
背景技术：
柔性直流输电(VSC-HVDC )技术在高压直流输电领域中有着广泛的应用前景，基于模块化多电平换流器(MMC)的VSC-HVDC，是实现利用IGBT阀进行直流输电的一种方式，其核心部件称作MMC阀。MMC阀稳态运行试验的目的在于考察阀组件对于长期实际运行工况下的电流、电压和温度等关键应力的耐受能力，这也是换流器运行可靠性研究的重要组成部分。所考察的关键应力当中，电压应力和电流应力并非单一的交流变量或者直流量，而是相对复杂的交、直流相互叠加的复合变量。稳态运行试验装置能够灵活的模拟这种电压和电流应力，这些应力通过两组MMC阀之间的能量交换产生。两组MMC阀分别指辅助阀和试品阀，其电气结构如
图1所示。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，本发明满足了稳态运行试验装置功率平衡关系，并能将电流二次谐波限制在合理的范围。本发明的目的是采用下述技术方案实现的:一种MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，所述负载电抗器的参数设计方法用的试验装置为稳态运行试验装置，包括辅助阀、试品阀、负载电抗器、补能电源和充电电源；所述辅助阀均包括子模块，所述子模块包括电容器；其改进之处在于，所述补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；所述负载电抗器连接在辅助阀和试品阀之间；所述辅助阀、试品阀和充电电源依次并联；所述负载电抗器的参数设计方法包括下述步骤:A、将稳态运行试验装置在工作状态时进行等效；B、确定正弦稳态等值电路有功功率平衡关系；C、确定满足有功功率平衡关系的负载电抗器电抗值；D、根据辅助阀和试品阀只进行无功交换确定二倍频电流；E、确定二倍频电流与负载电抗器电抗值的关系。其中，所述步骤A中，将稳态运行试验装置中的辅助阀和试品阀在工作状态时各自等效为直流电压源和交流电压源串联的复合电压源形式；将稳态试验装置的电阻等效为等值电阻R ;得到稳态运行试验装置的等效电路。其中，所述稳态运行试验装置的等效电路由顺序连接的直流电压源、交流电压源、等值电感L和等值电阻R组成回路；所述直流电压源和交流电压源均接地。
其中，所述步骤B中，正弦稳态等值电路有功功率平衡关系用下式表示:
权利要求
1.一种MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，所述负载电抗器的参数设计方法用的试验装置为稳态运行试验装置，包括辅助阀、试品阀、负载电抗器、补能电源和充电电源；所述辅助阀均包括子模块，所述子模块包括电容器；其特征在于，所述补能电源通过平波电抗器与辅助阀连接；所述负载电抗器连接在辅助阀和试品阀之间；所述辅助阀、试品阀和充电电源依次并联； 所述负载电抗器的参数设计方法包括下述步骤: A、将稳态运行试验装置在工作状态时进行等效； B、确定正弦稳态等值电路有功功率平衡关系； C、确定满足有功功率平衡关系的负载电抗器电抗值； D、根据辅助阀和试品阀只进行无功交换确定二倍频电流； E、确定二倍频电流与负载电抗器电抗值的关系。
2.如权利要求1所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述步骤A中，将稳态运行试验装置中的辅助阀和试品阀在工作状态时各自等效为直流电压源和交流电压源串联的复合电压源形式；将稳态试验装置的电阻等效为等值电阻R ;得到稳态运行试验装置的等效电路。
3.如权利要求2所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述稳态运行试验装置的等效电路由顺序连接的直流电压源、交流电压源、等值电感L和等值电阻R组成回路；所述直流电压源和交流电压源均接地。
4.如权利要求1所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述步骤B中， 正弦稳态等值电路有功功率平衡关系用下式表示:甲 Sii^ = Pdc =!f/dc/dc ①； 式中=U1表示辅助阀等效交流源的电压有效值；U2表示试品阀等效交流源的电压有效值；δ表示辅助阀和试品阀交流电压源的相位差；Pd。表示正弦稳态等值电路有功功率；Udc/2表示直流电压源电压；Id。表示回路电流的直流偏置。
5.如权利要求1所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述步骤C中，满足有功功率平衡关系的负载电抗器电抗值X用下式表示: 2TI4/dc4/ 人 式中:X1和λ 2分别是辅助阀和试品阀的电压调制比，均不大于I。
6.如权利要求1所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述步骤D中，二倍频电流最大时的表达式用下式表示:.3-s/2/ac X1U1 Λ具 ιν =-——=^)cos(2( i)③； -f ΙωΧ C01 C02 =cos(2w/) 式中:ω为工频角频率C02分别代表辅助阀和试品阀子模块电容值；ηι、n2分别代表辅助阀和试品阀子模块串联级数；Ia。代表回路电流交流分量有效值；、代表二倍频电流幅值。
7.如权利要求1所述的MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，其特征在于，所述步骤E中，二倍频电流幅值与电抗值呈反比关系，使二次谐波含量不超过Jl2f，负载电抗器X的电抗值满足:
全文摘要
本发明涉及一种MMC阀稳态运行试验装置负载电抗器的参数设计方法，包括下述步骤A、将稳态运行试验装置在工作状态时进行等效；B、确定正弦稳态等值电路有功功率平衡关系；C、确定满足有功功率平衡关系的负载电抗器电抗值；D、根据辅助阀和试品阀只进行无功交换确定二倍频电流；E、确定二倍频电流与负载电抗器电抗值的关系。本发明满足了稳态运行试验装置有功功率平衡关系，并能将电流二次谐波限制在合理的范围。
文档编号G01R31/00GK103197167SQ20131005402
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者魏晓光, 高冲, 罗湘, 查鲲鹏, 吴亚楠 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 国家电网公司