直流换闸阀合成试验回路的仿真及其物理模型的建立

时间：2020-01-05

高压直流换流阀是特/**高压直流输电工程的核心器件，其主要是由晶闸管和其他辅助元件构成。换流阀的安全稳定运行离不开运行试验技术的发展，换流阀运行试验主要用以考察试品阀在各种稳态、暂态以及故障工况下的运行能力。传统的换流阀运行试验采用背靠背脉动桥直接试验回路，该方法的试验等效性比较高，但是随着特高压直流输电的进一步发展，单级晶闸管的通流容量大幅度增加，使得直接试验回路的试验容量也相应大幅增加。若继续采用直接试验回路进行试验，需要提供巨大的试验容量，达100MVA以上，其造价将相当昂贵，试验设备的设计和制造也将及其困难。直接试验方法已经不适合现代大容量换流阀的运行试验。

合成试验回路应运而生，成为目前广泛采用的试验方法，也是IEC标准推荐的方法。该方法通过控制试验回路的触发脉冲，将高电压源与大电流源周期性地施加到试品阀上，使得单个电源所需容量很小，从而降低了整体试验的容量。合成试验方法应能够兼顾运行试验的经济性及试验等效性。

由于直流换流阀在导通时仅承受电流，在关断时仅承受电压，故针对该特点，合成试验回路由高电压回路和大电流回路组成，采用两个不同的电源，一个是大电流源，在换流阀导通时提供大电流，另一个是高电压源，在换流阀关断时提供暂态恢复电压和工频恢复电压。

仿真时将晶闸管堪称理想器件，而试验时的晶闸管不是理想的，其关断特性及杂散参数都会对试验波形产生影响；物理模型回路中难免存在着损耗，如电抗器自身的电阻、导线的电阻等，而仿真的器件是理想的；驱动板虽然做了隔离处理，但实际试验时，并不能完全消除其影响。另外，物理模型的电流波形与仿真结果吻合很好，波形相同，误差也仅有5.7%。连续运行负载试验的原理及控制脉冲时序已有介绍，其控制难点在于高电压回路的电流引入时间点的确定，试验回路工作原理要求电流回路的大电流关断下降时引入高电压回路注入电流。

通过建立换流阀合成试验回路的物理模型，并对合成试验回路进行仿真研究，验证了合成试验回路设计的正确性和仿真的可靠性。合成试验回路的参数可调，试验电压和试验电流高，兼顾了试验的经济性和等效性，且控制难度相对较小。通过适当的参数调节及触发时序的控制，合成试验回路可以进行不同项目的运行试验，提供正确的电压/电流试验波形。

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