一种负载电流含直流分量的功率模块通流试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于柔性直流输电系统型式试验及出厂试验技术领域，尤其涉及功率子模块的全负载长期通流出厂试验。
【背景技术】
[0002]电压源型直流输电系统，也被称为柔性直流输电系统，具有换流站有功/无功可以独立控制、不需要庞大的交流滤波器、可以支持电网黑启动、支持给海岛/风电场等弱网供电等优点，是解决中国区域性新能源并网和消纳问题行之有效的方法。目前模块化多电平变流器是实现电压源型直流输电系统的主要方法之一，通过级联多个完全相同的功率子模块(下文简称功率模块)方式搭建变流器的各个桥臂和整个系统。
[0003]随着柔性直流输电系统的输出电压和输出功率等级不断提高，需要级联的功率模块数量也越来越大。因此有必要针对功率模块的各项功能及性能指标，开发通用的型式试验或出厂试验平台，以快速检验产品是否满足设计要求、筛选存在缺陷及可靠性隐患的产品。其中，全负载通流试验是功率模块必做的一项出厂试验，确保所有出厂产品都能满足带负载长期稳定运行要求。
[0004]电压源型直流输电系统输出有功功率时，桥臂流过的电流不仅含有交流分量，还含有与之对应的直流分量。同样，桥臂上所有级联的功率子模块工作电流也含有相同的直流分量和交流分量，由此导致功率模块中不同半导体器件工作周期不平衡，器件损耗差别很大。目前，功率模块长期通流试验平台输出的负载电流只含交流分量，用于功率模块内部开关器件工作周期完全对称的场合。
[0005]为实现功率模块在长期通流试验平台上的负载工况和实际柔性直流输电系统一致，需要一种既能产生可变交流分量，又能产生可变直流分量的功率模块长期通流试验平台ο
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种能够同时产生可变直流分量(幅值)和交流分量(幅值、频率、相位)负载的长期通流试验平台，用于对柔性直流输电系统的功率模块进行出厂测试。
[0007]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0008]—种负载电流含直流分量的功率模块通流试验平台，所述的试验平台包括输入交流电源、控制开关、调压变压器、升压变压器、整流桥，所述的输入交流电源、控制开关、调压变压器、升压变压器、整流桥依次相连接，其特征在于，还包括待测试功率模块，陪测试功率模块、功率模块驱动控制器、负载电感、负载电阻、冷却系统，待测试功率模块和陪测试功率模块的母线电容正端(DC+)和负端(DC-)均彼此短接，与整流桥输出端相连接；待测试和陪测试功率模块的输出端分别引出，连接在负载电感和负载电阻串联而成的负载两端；所述的功率模块驱动控制器基于正弦脉宽调制原理，通过调节待测试功率模块和陪测试功率模块调制正弦波的直流偏移量、交流幅值、相位及频率，使得负载电感和负载电阻串联而成的负载两端电压差发生变化，从而产生试验所需的直流电流和交流电流负载；当试验平台工作时，冷却系统用于给待测试和陪测试功率模块散热。
[0009]所述的待测试功率模块和陪测试功率模块为柔性直流输电系统的功率子模块，该功率模块包括两个IGBT器件及其反并联续流二极管、母线电容及其放电电阻；其中，两个IGBT器件串联在一起，中间连接端引出为正输出端，母线电容的负极(DC-)为负输出端。
[0010]所述的负载电阻为负载电感的寄生电阻，当不满足要求时，再串联一个大功率电阻。
[0011]所述的功率模块驱动控制器，对于待测试功率模块和陪测试功率模块而言，分别采用直流分量、交流分量幅值、相位都不同且可调的正弦调制波，作为产生驱动脉冲的基波。
[0012]所述的功率模块驱动控制器，同时具有开环和闭环调节正弦调制波直流分量、交流分量幅值、相位及频率的功能；其中，负载电流直流分量的幅值大小通过调节待测试功率模块和陪测试功率模块正弦调制波的直流分量标量差值实现；负载电流交流分量的幅值和相位通过调节待测试功率模块和陪测试功率模块正弦调制波的交流分量矢量差值实现。
[0013]功率模块的直流母线支撑电压可通过调压变压器调节至指定值，水冷系统的进水温度和流量也可灵活调节，以适应功率模块不同的现场运行工况。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0015]I)本发明不仅可以产生幅值和相位都可调的交流负载电流，还可以产生幅值可调的直流负载电流，既兼容现有交流负载试验平台的基本功能，又适应了柔性直流输电系统功率模块的特殊工况要求；
[0016]2)本发明能提供的试验负载电流大，母线电压高，可以灵活调节冷却水的进水温度和流量，适用于柔性直流输电系统大功率密度功率子模块的出厂试验。
【附图说明】
[0017]图1为柔性直流输电系统功率子模块原理图。
[0018]图2是负载电流含直流分量的功率模块通流试验平台原理图。
[0019]图3为功率模块驱动控制器采用的待测试和陪测试功率模块正弦调制波。
[0020]图4为产生可调直流电流和交流电流的原理分析图。
[0021]图2中，1-输入交流电源2-控制开关3-调压变压器4-升压变压器5_整流桥6-待测试功率模块7-陪测试功率模块8-功率模块驱动控制器9-负载电感10-负载电阻11-冷却系统；
[0022]图3中，a-待测试功率模块正弦调制波b-陪测试功率模块正弦调制波。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0024]如图1所示，柔性直流输电系统常用的功率模块由上桥臂IGBT Tl及其反并联续流二极管Dl、下桥臂IGBT T2及其反并联二极管D2、母线电容Cl及其放电电阻Rl组成。其中，两个IGBT器件串联在一起，中间连接端引出为正输出端，母线电容的负极(DC-)为负输出端。放电电阻Rl并联在母线电容Cl两端，用于对其进行放电。
[0025]本发明的能够同时产生可变直流分量(幅值)和交流分量(幅值、频率、相位)负载的通流试验平台原理框图如图2所示。该试验平台由输入交流电源1、控制开