一種功率模塊試驗裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種功率模塊試驗裝置，包含補能電源E、充電電源Ey、穩態電抗L、第一短路電抗L1、第二短路電抗L2、補能開關Km、閥充電開關Kv、儲能充電開關Kc、第一短路開關K1、第二短路開關K2、短路電容組件C1和兩個閥組V，每個閥組V由子模塊M串聯組成，不同閥組V的一端直接相連或通過電抗L相連、另一端通過電抗L相連，電抗L2、開關K2和短路電容組件C1串聯后再與電抗L1并聯，電抗L1和開關K1串聯后再與閥組V中的至少一個所述子模塊M串聯組成的串聯支路并聯，該裝置可在至少一個子模塊M上等效再現實際穩態工況和暫態工況下的電壓應力、電流應力和熱應力等。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電力電子模塊的穩態運行試驗和暫態運行試驗的裝置，具體涉及一種功率模塊試驗裝置。
技術介紹
越來越多的大功率電力電子產品被廣泛地應用于智能電網的建設，成為現代全球能源互聯網
的關鍵技術，特別是電壓源換流器在直流輸電和無功補償領域得到廣泛應用，以往電壓源換流器是多為兩電平或三電平換流器，隨著大功率電力電子產品的需求往電壓更高、功率容量更大的方向發展，兩電平或三電平技術已經滿足不了日益增加的電壓和容量的需求，越來越多的大功率電力電子產品采用模塊化多電平拓撲，例如在高壓大功率領域的柔性直流輸電電壓源換流器或鏈式靜止同步補償器多采用模塊化多電平拓撲。模塊化多電平電壓源換流器具有經濟、環保、高效、使用方便、控制靈活、諧波小、適用性強等特點，可大大減少或省去輸出濾波電路，可以很好地改善電能質量，運用到各種場合，特別是用于污染性大和傳統輸電難于解決的獨立負荷。因此對模塊化多電平電壓源換流器中主要由可關斷半導體器件組成的子模塊構建與實際工況相同或相近的電壓應力、電流應力和熱應力等試驗環境是提高模塊化多電平電壓源換流器可靠性的重要試驗手段。對模塊化多電平電壓源換流器子模塊等電力電子功率模塊進行運行試驗是為了驗證在實際工況中長期穩態運行的子模塊在其所受到的電壓應力、電流應力和熱應力等作用下是否能夠穩定運行，驗證在最大連續運行負荷工況，最大暫時過負荷運行工況、最小直流電壓工況、過電流關斷工況、短路電流工況和抗電磁干擾工況下的子模塊在其所受到的電壓應力、電流應力和熱應力等作用下是否滿足設計要求，目前現有技術基本都是在等效的背靠背小型化換流站試驗平臺上等效再現長期穩態運行的子模塊所受到的電壓應力、電流應力和熱應力等，但是受等效的背靠背小型化換流站試驗平臺的系統參數影響，等效再現在換流站發生短路故障時子模塊所受到的電壓應力、電流應力和熱應力等非常困難甚至是實現不了，很難同時滿足上述試驗要求，并且無論是等效的背靠背小型化換流站試驗平臺還是等效的鏈式靜止同步補償器試驗平臺，均存在對電網系統額定容量和短路容量要求高，同時需要的電力電子功率模塊數量多，試驗風險大等缺點。
技術實現思路
本技術提供的一種功率模塊試驗裝置，可在至少一個功率子模塊上等效再現實際穩態工況和暫態工況下的電壓應力、電流應力和熱應力等，可滿足不同功率等級的至少一個功率子模塊在穩態工況和暫態工況下的試驗。本技術采用下述方案實現：1、一種功率模塊試驗裝置，其改進之處在于，所述功率模塊試驗裝置包含補能電源、充電電源、穩態電抗、第一短路電抗、第二短路電抗、補能開關、閥充電開關、儲能充電開關、第一短路開關、第二短路開關、短路電容組件和至少兩個閥組，每個所述閥組由至少一個子模塊串聯組成，所述的不同閥組之間一端直接相連或通過所述穩態電抗相連、另一端通過所述穩態電抗相連，所述第二短路電抗、所述第二短路開關和所述短路電容組件串聯后再與所述第一短路電抗并聯，所述第一短路電抗和所述第一短路開關串聯后再與所述閥組中的至少一個所述子模塊串聯組成的串聯支路并聯。其中，所述補能電源和所述補能開關串聯后再與所述閥組中的所述子模塊并聯，所述充電電源和所述閥充電開關串聯后再與所述閥組并聯，所述充電電源和所述儲能充電開關串聯后再與所述短路電容組件并聯。其中，所述的子模塊，包含兩個可關斷半導體開關、兩個續流二極管、一個均壓電阻、一個儲能電容和一個子模塊保護部件，每個所述可關斷半導體開關與一個所述續流二極管反向并聯，所述兩個可關斷半導體開關串聯后與所述儲能電容并聯，所述儲能電容和所述均壓電阻并聯，至少一個所述的可關斷半導體開關并聯一個子模塊保護部件，所述子模塊保護部件的兩端為所述的子模塊的進出線端。其中，所述的子模塊中的所述子模塊保護部件，包含至少一個保護晶閘管和至少一個保護開關，所述保護晶閘管和所述保護開關并聯。其中，所述的第一短路開關或所述的第二短路開關或所述的補能開關或所述的閥充電開關或所述的儲能充電開關，是機械開關或半導體開關。其中，所述的短路電容組件，是一個短路電容。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第二種實施方式是，包含多個所述的閥組，不同的所述的閥組之間分別通過不同的所述的穩態電抗兩兩相連，不同的所述的穩態電抗之間為放射形連接。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第三種實施方式是，包含多個所述的閥組，不同的所述的閥組之間分別通過不同的所述的穩態電抗兩兩相連，不同的所述的穩態電抗之間為環形連接。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第四種實施方式是，包含多個所述第一短路電抗，不同的所述第一短路電抗分別和不同的所述的第一短路開關串聯后再分別與不同的所述閥組中的至少一個所述子模塊串聯組成的串聯支路并聯，每個所述第一短路電抗分別與不同的所述第二短路電抗、所述第二短路開關和所述短路電容組件串聯后的支路并聯。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第五種實施方式是，包含多個所述的補能電源，不同的所述的補能電源分別和不同的所述的補能開關串聯后再分別與不同的所述的子模塊并聯。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第六種實施方式是，包含多個所述的充電電源，所述充電電源和所述儲能充電開關串聯后再與所述短路電容組件并聯，其余的不同的所述的充電電源分別和不同的所述的閥充電開關串聯后再分別與不同的所述的閥組并聯。本技術提供的所述的功率模塊試驗裝置的第七種實施方式是，所述的補能電源和所述的充電電源，合并為同一個電源。本技術提供的所述的閥組與所述的穩態電抗連接的第二種實施方式是，所述的不同的閥組之間兩端都是通過所述穩態電抗相連。本技術提供的所述的第一短路電抗、所述的第一短路開關和所述的子模塊連接的第二種實施方式是，所述第一短路電抗和所述第一短路開關串聯后再與所述閥組中的部分的至少一個所述子模塊串聯組成的串聯支路并聯。本技術提供的所述的子模塊的第二種實施方式是，包含四個可關斷半導體開關、四個續流二極管、一個均壓電阻和一個儲能電容，每個所述可關斷半導體開關與一個所述續流二極管反向并聯，所述四個可關斷半導體開關構成一個全橋電路，所述全橋電路直流端與所述儲能電容并聯，所述儲能電容和所述均壓電阻并聯，所述全橋電路的交流端為所述的子模塊的進出線端，所述的子模塊的進出線端并聯一個子模塊保護部件。本技術提供的所述的子模塊中的所述子模塊保護部件的第二種實施方式是，包含至少一個保護二極管和至少一個保護開關，所述保護二極管和所述保護開關并聯。本技術提供的所述的子模塊中的所述子模塊保護部件的第三種實施方式是，是一個保護開關。本技術提供的所述的補能開關、所述的閥充電開關和所述的儲能充電開關的第二種實施方式是，所述的補能開關或所述的閥充電開關或所述的儲能充電開關，包含第一隔離開關、第二隔離開關和限流電阻，所述第一隔離開關與所述限流電阻串聯，所述第二隔離開關與所述限流電阻并聯。本技術提供的所述的短路電容組件的第二種實施方式是，包含短路電容、放電開關和放電電阻，所述放電開關和所述放電電阻串聯后再與所述短路電容并聯。本技術達到的有益效果是：1、本技術提供的一種功率模塊試驗裝置，可在至少一個功率子模塊上等效再現實際穩態工況和暫態工況下的電壓應力、電流應力和熱應力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率模塊試驗裝置，其特征在于，所述功率模塊試驗裝置包括補能電源、充電電源、穩態電抗、第一短路電抗、第二短路電抗、補能開關、閥充電開關、儲能充電開關、第一短路開關、第二短路開關、短路電容組件和至少兩個閥組，每個所述閥組由至少一個子模塊串聯組成，所述的不同閥組之間一端直接相連或通過所述穩態電抗相連、另一端通過所述穩態電抗相連，所述第二短路電抗、第二短路開關和短路電容組件串聯后再與所述第一短路電抗并聯，所述第一短路電抗和所述第一短路開關串聯后再與所述閥組中的至少一個所述子模塊串聯組成的串聯支路并聯。

【技術特征摘要】
1.一種功率模塊試驗裝置，其特征在于，所述功率模塊試驗裝置包括補能電源、充電電源、穩態電抗、第一短路電抗、第二短路電抗、補能開關、閥充電開關、儲能充電開關、第一短路開關、第二短路開關、短路電容組件和至少兩個閥組，每個所述閥組由至少一個子模塊串聯組成，所述的不同閥組之間一端直接相連或通過所述穩態電抗相連、另一端通過所述穩態電抗相連，所述第二短路電抗、第二短路開關和短路電容組件串聯后再與所述第一短路電抗并聯，所述第一短路電抗和所述第一短路開關串聯后再與所述閥組中的至少一個所述子模塊串聯組成的串聯支路并聯。2.如權利要求1所述的功率模塊試驗裝置，其特征在于，所述補能電源和所述補能開關串聯后再與所述閥組中的所述子模塊并聯，所述充電電源和所述閥充電開關串聯后再與所述閥組并聯，所述充電電源和所述儲能充電開關串聯后再與所述短路電容組件并聯。3.如權利要求1所述的功率模塊試驗裝置，其特征在于，所述子模塊包括兩個可關斷半導體開關、兩個續流二極管、一個均壓電阻、一個儲能電容和一個子模塊保護部件，每個可關斷半導體開關與一個所述續流二極管反向并聯，所述兩個可關斷半導體開關串聯后與所述儲能電容并聯，所述儲能電容和所述均壓電阻并聯，至少一個所述的可關斷半導體開關并聯一個子模塊保護部件，所述子模塊保護部件的兩端為所述的子模塊的進出線端。4.如權利要求1所述的功率模塊試驗裝置，其特征在于，所述子模塊包含四個可關斷半導體開關、四個續流二極管、一個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：殷冠賢，朱銘煉，謝曄源，李海英，姜田貴，連建陽，
申請(專利權)人：南京南瑞繼保電氣有限公司，南京南瑞繼保工程技術有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32