基于非对称型IGCT的电流源型变流器阀串测试方法及系统与流程

基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法及系统
技术领域
1.本发明属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法及系统。


背景技术：

2.随着器件直接串联的电流源型变流器逐渐成熟，电流源型变流器在直流配电、直流建筑、新能源，直流融冰等领域开始大规模应用。
3.对于电流源型变流器，为对所选器件和设计的阀串结构进行前期验证，在整机设计制造之前，首先需要进行桥臂功率等效实验。对于可控关断电流源型换流器，其技术要点包括，多工况的可靠复现，由于csc相比于lcc增加了周期性重复的主动关断行为，为降低吸收回路的规格和损耗，csc的换流电感仅uh级，远低于lcc，这使得igct开通过程中di/dt可达数千a/us，此时相应关断的二极管具有极高的反向恢复电气应力。在实验中，需要周期性实现igct的主动关断和二极管反向恢复过程，以对csc运行进行充分地等效验证，实验电路的构造，在电压源型换流器实验中，采用直流电压源作为实验电源，易于通过整流电路实现，对于csc，理想试验条件是构造直流恒流源用于补能，采用h形实验回路在负载电容器上产生交流电流，然而，这样数v低电压、数千a大电流的电源在实验环境中很难实现，并且效率极低，不适合作为通用实验方案推广；直流电流的控制，在vsc实验中，通过控制两个半桥端口电压相位差实现交流负载电流的控制。然而，直流电流无法通过这一方法控制。值得注意的是，igct具有数十us最小开通脉宽的限制，对电流控制带来了更大挑战。例如采用直流电压源与两桥臂的等效实验方式，则需要很大的电感以控制电流纹波，还需要设置负载电阻以使得电流快速衰减，满足测试频率需求。实用性同样很差。本发明解决了电流源型变流器进行桥臂功率等效实验时，存在实验条件复杂、效率低下、控制困难，实用性差的问题。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明解决的技术问题是：电流源型变流器进行桥臂功率等效实验时，存在实验条件复杂、效率低下、控制困难，实用性差的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串的测试方法，包括：
8.根据多工况的可靠复现，采用直流电压源作为实验电源，建立h桥型可控关断电流源换流器等效实验电路；
9.确定每个桥臂具体联接方式及功能；
10.根据开环控制法，进行等效功率实验。
11.作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效电路包括：
12.将交流电源和交流滤波电容替换为直流电源和直流支撑电容，原直流侧负载电感作为h桥公共端的负载电感，将原有相间换流变为上下桥臂间换流。
13.作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效电路还包括：
14.电路主体部分由主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂、被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂组成，每个桥臂通过n个单元串联，主动关断正半桥臂和主动关断负半桥臂将验证igct主动关断工况，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂验证二极管反向恢复工况。
15.作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述联接方式及功能包括：
16.为确认串联igct后二极管反向恢复时的组件特性，被动关断负半桥臂需采用igct与二极管串联的方式，实际运用中igct为长通，为节省器件，被动关断正半桥臂仅采用二极管，用金属垫块代替igct。
17.作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效功率测试包括：
18.采用开环控制，每个控制周期包括四个子状态，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂始终保持开通状态；
19.当处于单臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂的igct开通而主动关断负半桥臂的igct关断，此时电流流经主动关断正半桥臂、被动关断正半桥臂和直流电感，并在半导体器件压降和直流电感的绕组电阻作用下缓慢下降；
20.当处于双臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct开通，此时电流流通路径为支撑电容、主动关断正半桥臂、直流电感和主动关断负半桥臂，支撑电容的电压加在直流电感上，使得其电流迅速上升；
21.当处于单臂正变子状态时，主动关断负半桥臂的igct开通而主动关断正半桥臂的igct关断，此时直流电感经过被动关断负半桥臂和主动关断负半桥臂续流，直流电流缓慢下降；
22.当处于停挡子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct均关断，电流流通路径为支撑电容、被动关断负半桥臂、直流电感、被动关断正半桥臂，由于支撑电容电压反向加在直流电感上，因而负载电流迅速下降。
23.作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效功率测试还包括：
24.为使负载电感电流呈现直流特性，双臂逆变子状态和停挡子状态的时长远低于单臂逆变子状态和单臂正变子状态的时长，通过子状态单臂逆变子状态和单臂正变子状态时长控制开关频率：
[0025][0026]
其中，f为igct开关频率t为控制周期、t1为单臂逆变子状态持续时间、t2为双臂逆
变子状态持续时间、t3为单臂正变子状态持续时间、t4为停挡子状态持续时间。
[0027]
作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效功率测试还包括：
[0028]
根据电感电流伏秒平衡原理，通过t2和t4时间差
△
t控制直流电流：
[0029]udc
(t
2-t4)＝((r
t
+rd+r
l
)i
dc
+v
t
+vd)t
[0030]
其中，u
dc
为直流母线电压、r
t
为igct导通斜率电阻、rd为二极管导通的斜率电阻、r
l
为负载电感等效内阻、i
dc
为电感电流平均值、v
t
为igct导通阈值、vd为二极管导通阈值、t为控制周期；
[0031]
t4的时长决定了直流电流纹波大小，设置为20-30us；
[0032]
作为本发明所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的一种优选方案，其中：所述等效功率测试还包括：
[0033]
首先将电压设置为较低值，不设
△
t，解锁脉冲，观察运行情况，随后逐渐升高电压至额定值，并逐渐提高
△
t直至直流电感电流达到额定值；
[0034]
通过各个串联单元加设电压探头判断均压和过压情况；通过直流电感回路设置霍尔电流探头监测负载电流。
[0035]
本发明的另外一个目的是提供一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试系统，其能通过对电流源的高精度控制和对测试电路的实时监测，解决了现有变流器阀串测试效率低下、控制困难的问题。
[0036]
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试系统，包括：桥臂电路模块、控制模块、电流源模块、反馈模块、数据采集模块；
[0037]
所述桥臂电路模块，主要由igct、二极管和电容器元器件组成，用于实现电流源型变流器的桥式逆变器拓扑结构，通过不同桥臂的开关控制和电容器的充放电，实现对输出电压和输出电流的控制；
[0038]
所述控制模块主要负责调控桥臂电路模块的工作状态以及控制反馈模块采集到的参数；
[0039]
所述电流源模块主要用于提供所需的直流电流源，为电流源型变流器的正常工作提供保障，可通过改变电流源的大小和极性，实现对输出电流大小和方向的控制；
[0040]
所述反馈模块用于检测电路中的电流、电压参数，并将检测到的信息反馈给控制模块，反馈模块通常包括电流互感器、电压互感器、传感器元器件，通过这些元器件检测测试电路的参数，并将数据传输给控制模块；
[0041]
所述数据采集模块主要用于采集并存储测试结果，为测试系统提供数据支持，实现数据的采集和储存，对测试数据进行分析和处理。
[0042]
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的步骤。
[0043]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的步骤。
[0044]
本发明的有益效果：本发明给出了一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串
测试方法通过特定的开环电流控制时序，实现电流可调，及多种工况的可靠复现，本发明可周期性实现igct阀串的主动关断和二极管反向恢复过程，以对csc运行进行充分地等效验证。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0046]
图1为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的流程图；
[0047]
图2为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的试验电路拓扑图；
[0048]
图3为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的控制时序图；
[0049]
图4为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的电压源变流器试验拓扑图；
[0050]
图5为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的电流源变流器试验拓扑图；
[0051]
图6为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的电压源两桥臂等效试验拓扑图；
[0052]
图7为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的电流源换流器等效为h桥实验电路示意图；
[0053]
图8为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的具体试验电路图；
[0054]
图9为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的稳态试验波形图；
[0055]
图10为本发明一个实施例提供的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试系统的整体结构图。
具体实施方式
[0056]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0057]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0058]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方
式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0059]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0060]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0061]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0062]
实施例1
[0063]
参照图1-7，为本发明的一个实施例，提供了一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，包括：
[0064]
根据多工况的可靠复现，采用直流电压源作为实验电源，建立h桥型可控关断电流源换流器等效实验电路；
[0065]
确定每个桥臂具体联接方式及功能；
[0066]
根据开环控制法，进行等效功率实验。
[0067]
s1：根据多工况的可靠复现，采用直流电压源作为实验电源，建立h桥型可控关断电流源换流器等效实验电路；
[0068]
更进一步的，等效实验电路包括：
[0069]
将交流电源和交流滤波电容替换为直流电源和直流支撑电容，原直流侧负载电感作为h桥公共端的负载电感，将原有相间换流变为上下桥臂间换流。
[0070]
应当说明的是如图6所示在基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试系统中，为了提高系统的稳定性和可靠性，一般采用直流电源+直流支撑电容的方式取代传统的交流电源+交流滤波电容的方式；同时，为了减小电容器的尺寸和成本，通常会在h桥公共端引出原直流侧负载电感，作为负载电感，以降低测试系统的电磁干扰和噪声；此外，原有相间换流被改为上下桥臂间换流，同样提高了测试系统的稳定性和精度；首先，相间换流时需要调整开关状态，反转电压极性，可能产生电压跳变和电流冲击等问题；而上下桥臂间换流则无需考虑这些问题，简化了控制模块的设计和调试。其次，上下桥臂间换流避免了软换流和硬换流的组合，从而减少了换流时的开关损耗和电压波动，提高了测试系统的能效和可靠性。
[0071]
更进一步的，等效电路还包括：
[0072]
电路主体部分由4个桥臂组成，每个桥臂通过n个单元串联，其中主动关断正半桥臂和主动关断负半桥臂将验证igct主动关断工况，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂验证二极管反向恢复工况。
[0073]
应当说明的是，对于多工况的可靠复现，由于csc相比于lcc增加了周期性重复的主动关断行为，为降低吸收回路的规格和损耗，csc的换流电感仅uh级，远低于lcc，这使得igct开通过程中di/dt可达数千a/us，此时相应关断的二极管具有极高的反向恢复电气应力。在实验中，需要周期性实现igct的主动关断和二极管反向恢复过程，以对csc运行进行充分地等效验证。
[0074]
应当说明的还有，在电压源型换流器实验中，采用直流电压源作为实验电源，易于通过整流电路实现(图3)。对于csc，理想试验条件是构造直流恒流源用于补能，采用h形实验回路在负载电容器上产生交流电流(图4)。然而，这样数v低电压、数千a大电流的电源在实验环境中很难实现，并且效率极低，不适合作为通用实验方案推广。
[0075]
s2：确定每个桥臂具体联接方式及功能；
[0076]
为确认串联igct后二极管反向恢复时的组件特性，被动关断负半桥臂需采用igct与二极管串联的方式，实际运用中igct为长通，为节省器件，被动关断正半桥臂仅采用二极管，用金属垫块代替igct。
[0077]
s3：根据开环控制法，进行等效功率测试；
[0078]
更进一步的，所述等效功率实验包括：
[0079]
采用开环控制，每个控制周期包括四个子状态，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂始终保持开通状态；
[0080]
应当说明的是，在vsc实验中，通过控制两个半桥端口电压相位差实现交流负载电流的控制，然而，直流电流无法通过这一方法控制，值得注意的是，igct具有数十us最小开通脉宽的限制，对电流控制带来了更大挑战；例如采用直流电压源与两桥臂的等效实验方式(图5)，则需要很大的电感以控制电流纹波，还需要设置负载电阻以使得电流快速衰减，满足测试频率需求，实用性同样很差。
[0081]
更进一步的，所述四个子状态包括：
[0082]
当处于单臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂的igct开通而主动关断负半桥臂的igct关断，此时电流流经主动关断正半桥臂、被动关断正半桥臂和直流电感，并在半导体器件压降和直流电感的绕组电阻作用下缓慢下降；
[0083]
当处于双臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct开通，此时电流流通路径为支撑电容、主动关断正半桥臂、直流电感和主动关断负半桥臂，支撑电容的电压加在直流电感上，使得其电流迅速上升；
[0084]
当处于单臂正变子状态时，主动关断负半桥臂的igct开通而主动关断正半桥臂的igct关断，此时直流电感经过被动关断负半桥臂和主动关断负半桥臂续流，直流电流缓慢下降；
[0085]
当处于停挡子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct均关断，电流流通路径为支撑电容、被动关断负半桥臂、直流电感、被动关断正半桥臂，由于支撑电容电压反向加在直流电感上，因而负载电流迅速下降。
[0086]
更进一步的，所述等效功率测试还包括：
[0087]
为使负载电感电流呈现直流特性，双臂逆变子状态和停挡子状态的时长远低于单臂逆变子状态和单臂正变子状态的时长，通过子状态单臂逆变子状态和单臂正变子状态时长控制开关频率：
[0088][0089]
其中，f为igct开关频率t为控制周期、t1为单臂逆变子状态持续时间、t2为双臂逆变子状态持续时间、t3为单臂正变子状态持续时间、t4为停挡子状态持续时间。
[0090]
更进一步的，所述等效功率实验还包括：
[0091]
根据电感电流伏秒平衡原理，通过t2和t4时间差
△
t控制直流电流：
[0092]udc
(t
2-t4)＝((r
t
+rd+r
l
)i
dc
+v
t
+vd)t
[0093]
其中，u
dc
为直流母线电压、r
t
为igct导通斜率电阻、rd为二极管导通的斜率电阻、r
l
为负载电感等效内阻、i
dc
为电感电流平均值、v
t
为igct导通阈值、vd为二极管导通阈值、t为控制周期；
[0094]
t4的时长决定了直流电流纹波大小，设置为20-30us；
[0095]
应当说明的是，t4对应直流电流纹波大小为20％-30％，t4时间过短需要的负载电感量过大，试验设备体积增大，成本上升；t4时间过长则直流电流纹波过大，谐波增加，igct发热量增加，效率下降，t4设置为20-30us既能保证谐波和效率达标，又能减小试验的成本。
[0096]
更进一步的，所述等效功率测试还包括：
[0097]
首先将电压设置为较低值，不设
△
t，解锁脉冲，观察运行情况，随后逐渐升高电压至额定值，并逐渐提高
△
t直至直流电感电流达到额定值。
[0098]
通过各个串联单元加设电压探头判断均压和过压情况，通过直流电感回路设置霍尔电流探头监测负载电流。
[0099]
实施例2
[0100]
本发明第二个实施例，其不同于前一个实施例的是：
[0101]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0102]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0103]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的
介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0104]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0105]
实施例3
[0106]
参照图10，为本发明的第三个实施例，该实施例提供了一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法系统，包括：桥臂电路模块、控制模块、电流源模块、反馈模块、数据采集模块；
[0107]
所述桥臂电路模块，主要由igct、二极管和电容器元器件组成，用于实现电流源型变流器的桥式逆变器拓扑结构，通过不同桥臂的开关控制和电容器的充放电，实现对输出电压和输出电流的控制；
[0108]
所述控制模块主要负责调控桥臂电路模块的工作状态以及控制反馈模块采集到的参数；
[0109]
所述电流源模块主要用于提供所需的直流电流源，为电流源型变流器的正常工作提供保障，可通过改变电流源的大小和极性，实现对输出电流大小和方向的控制；
[0110]
所述反馈模块用于检测电路中的电流、电压参数，并将检测到的信息反馈给控制模块，反馈模块通常包括电流互感器、电压互感器、传感器元器件，通过这些元器件检测测试电路的参数，并将数据传输给控制模块；
[0111]
所述数据采集模块主要用于采集并存储测试结果，为测试系统提供数据支持，实现数据的采集和储存，对测试数据进行分析和处理。
[0112]
实施例4
[0113]
参照图8-9，为本发明第四个实施例，提供了一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和实验进行科学论证。
[0114]
本发明所涉及的一种基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，具体的实验电路如图7所示。电路主体部分由4个桥臂组成。每个桥臂通过n个单元串联。其中1、4桥臂将验证igct主动关断工况，2、3桥臂将验证二极管反向恢复(被动关断)工况。其中，为确认串联igct后二极管反向恢复时的组件特性，被动关断负半桥臂仍需采用igct与二极管串联的方式，但实际运用中igct为长通。若考虑节省试验用器件，被动关断正半桥臂可以仅采用二极管(用金属垫块代替igct)。
[0115]
负载电抗感值＞n*200uh，直流电流》1000a。rl为其等效内阻，无需额外设置。lc为换流电感，感值为n*1uh，这一部分感值可以由连接线的杂散电感实现。直流电压源输出电压0-n*2100v可调，输出功率大于4n*5kw。支撑电容为mf级，额定电压与直流电压源的最大输出电压相等。r、k为充放电电阻、开关。igct器件由带隔离的多路35v直流电源供电。
[0116]
等效功率实验采用开环控制，每个控制周期包括四个子状态。实验中，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂始终保持开通状态。
[0117]
子状态1中，桥臂1的igct开通而桥臂4的igct关断，此时电流流经桥臂1、桥臂3和直流电感，并在半导体器件压降和直流电感的绕组电阻作用下缓慢下降：
[0118]
子状态2中，桥臂1、4的igct开通，此时电流流通路径为支撑电容、桥臂1、直流电感和桥臂4，支撑电容的电压加在直流电感上，使得其电流迅速上升：
[0119]
子状态3中，桥臂4的igct开通而桥臂1的igct关断，此时直流电感经过桥臂2和4续流，与子状态1类似，直流电流缓慢下降。
[0120]
子状态4中，桥臂1、4的igct均关断，电流流通路径为支撑电容、桥臂2、直流电感、桥臂3。由于支撑电容电压反向加在直流电感上，因而负载电流迅速下降：
[0121]
为使负载电感电流呈现直流特性，子状态2和4的时长远低于子状态1和3的时长，因而可以通过子状态1、3时长控制开关频率：
[0122][0123]
其中，f为igct开关频率t为控制周期、t1子状态1持续时间、t2子状态2持续时间、t3子状态3持续时间、t4子状态4持续时间。
[0124]
根据电感电流伏秒平衡原理，可以通过t2和t4时间差
△
t控制直流电流：
[0125]udc
(t
2-t4)＝((r
t
+rd+r
l
)i
dc
+v
t
+vd)t
[0126]
其中，u
dc
为直流母线电压、r
t
为igct导通斜率电阻、rd为二极管导通的斜率电阻、r
l
为负载电感等效内阻、i
dc
为电感电流平均值、v
t
为igct导通阈值、vd为二极管导通阈值、t为控制周期。
[0127]
t4的时长决定了直流电流纹波大小，建议设置为20-30us。
[0128]
在实验中，首先将电压设置为较低值，不设
△
t，解锁脉冲，观察运行情况，随后逐渐升高电压至额定值，并逐渐提高
△
t直至直流电感电流达到额定值。
[0129]
实验中，通过各个串联单元加设电压探头判断均压和过压情况；通过直流电感回路设置霍尔电流探头监测负载电流。
[0130]
等效功率实验结果：
[0131]
对3单元串联桥臂(n＝3)进行了以下3个条件的功率试验：
[0132]
1.udc＝6000v，il＝1000a，f＝250hz
[0133]
2.udc＝4000v，il＝1000a，f＝450hz
[0134]
3.udc＝6000v，il＝0a，f＝450hz
[0135]
其中，udc为直流母线电压、il为负载电感上的电流、f为igct的开关频率。
[0136]
在以上三个工况下各维持2小时运行，装置稳定，无异动、异响或局部过热。在条件3下，水温已达到50℃，检测到动态吸收电阻温度78.1℃，仍低于电阻安全温度85℃。在条件1下，记录了稳态下的试验波形如图8所示。
[0137]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。

技术特征：
1.基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于，包括：根据多工况的可靠复现，采用直流电压源作为实验电源，建立h桥型可控关断电流源换流器等效电路；确定每个桥臂具体联接方式及功能；根据开环控制法，进行等效功率测试。2.如权利要求1所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于：所述等效电路包括，将交流电源和交流滤波电容替换为直流电源和直流支撑电容，原直流侧负载电感作为h桥公共端的负载电感，将原有相间换流变为上下桥臂间换流；电路主体部分由主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂、被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂组成，每个桥臂通过n个单元串联，主动关断正半桥臂和主动关断负半桥臂将验证igct主动关断工况，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂验证二极管反向恢复工况。3.如权利要求2所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于：所述联接方式及功能包括，为确认串联igct后二极管反向恢复时的组件特性，被动关断负半桥臂需采用igct与二极管串联的方式，实际运用中igct为长通，为节省器件，被动关断正半桥臂仅采用二极管，用金属垫块代替igct。4.如权利要求3所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于：所述等效功率测试包括，采用开环控制，每个控制周期包括四个子状态，被动关断负半桥臂和被动关断正半桥臂始终保持开通状态；当处于单臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂的igct开通而主动关断负半桥臂的igct关断，此时电流流经主动关断正半桥臂、被动关断正半桥臂和直流电感，并在半导体器件压降和直流电感的绕组电阻作用下缓慢下降；当处于双臂逆变子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct开通，此时电流流通路径为支撑电容、主动关断正半桥臂、直流电感和主动关断负半桥臂，支撑电容的电压加在直流电感上，使得电流迅速上升；当处于单臂正变子状态时，主动关断负半桥臂的igct开通而主动关断正半桥臂的igct关断，此时直流电感经过被动关断负半桥臂和主动关断负半桥臂续流，直流电流缓慢下降；当处于停挡子状态时，主动关断正半桥臂、主动关断负半桥臂的igct均关断，电流流通路径为支撑电容、被动关断负半桥臂、直流电感、被动关断正半桥臂，由于支撑电容电压反向加在直流电感上，因而负载电流迅速下降。5.如权利要求4所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于，所述等效功率测试还包括，为使负载电感电流呈现直流特性，双臂逆变子状态和停挡子状态的时长远低于单臂逆变子状态和单臂正变子状态的时长，通过子状态单臂逆变子状态和单臂正变子状态时长控制开关频率：其中，f为igct开关频率t为控制周期、t1为单臂逆变子状态持续时间、t2为双臂逆变子状态持续时间、t3为单臂正变子状态持续时间、t4为停挡子状态持续时间。6.如权利要求5所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于，所述等效功率测试还包括：
根据电感电流伏秒平衡原理，通过t2和t4时间差
△
t控制直流电流：u
dc
(t
2-t4)＝((r
t
+r
d
+r
l
)i
dc
+v
t
+v
d
)t其中，u
dc
为直流母线电压、r
t
为igct导通斜率电阻、r
d
为二极管导通的斜率电阻、r
l
为负载电感等效内阻、i
dc
为电感电流平均值、v
t
为igct导通阈值、v
d
为二极管导通阈值、t为控制周期；t4的时长决定了直流电流纹波大小，设置为20-30us。7.如权利要求6所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法，其特征在于：所述等效功率测试还包括，首先将电压设置为较低值，不设
△
t，解锁脉冲，观察运行情况，随后逐渐升高电压至额定值，并逐渐提高
△
t直至直流电感电流达到额定值；通过各个串联单元加设电压探头判断均压和过压情况，通过直流电感回路设置霍尔电流探头监测负载电流。8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于非对称型igct的电流源型变流器阀串测试方法的系统，其特征在于：包括，桥臂电路模块、控制模块、电流源模块、反馈模块、数据采集模块；所述桥臂电路模块，主要由igct、二极管和电容器元器件组成，用于实现电流源型变流器的桥式逆变器拓扑结构，通过不同桥臂的开关控制和电容器的充放电，实现对输出电压和输出电流的控制；所述控制模块主要负责调控桥臂电路模块的工作状态以及控制反馈模块采集到的参数；所述电流源模块主要用于提供所需的直流电流源，为电流源型变流器的正常工作提供保障，可通过改变电流源的大小和极性，实现对输出电流大小和方向的控制；所述反馈模块用于检测电路中的电流、电压参数，并将检测到的信息反馈给控制模块，反馈模块通常包括电流互感器、电压互感器、传感器元器件，通过这些元器件检测测试电路的参数，并将数据传输给控制模块；所述数据采集模块主要用于采集并存储测试结果，为测试系统提供数据支持，实现数据的采集和储存，对测试数据进行分析和处理。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于非对称型IGCT的电流源型变流器阀串的测试方法及系统包括，根据多工况的可靠复现，采用直流电压源作为实验电源，建立H桥型可控关断电流源换流器等效电路；确定每个桥臂具体联接方式及功能；根据开环控制法，进行等效功率测试；本发明给出了一种基于非对称型IGCT的电流源型变流器阀串测试方法及系统，通过特定的开环电流控制时序，实现电流可调，及多种工况的可靠复现，本发明可周期性实现IGCT阀串的主动关断和二极管反向恢复过程，以对CSC运行进行充分地等效验证。本发明操作简单、精确度高、结果可靠，可广泛应用于电力电子领域中电路测试的相关工作。电力电子领域中电路测试的相关工作。电力电子领域中电路测试的相关工作。


技术研发人员：曾华荣 马晓红 杨旗 虢韬 许逵 吕黔苏 黄欢 陈沛龙 吴建蓉 刘君
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/10/8