阅读说明：本技术 一种子模块测试装置和方法 (Submodule testing device and method ) 是由 姚宏洋 谢晔源 姜田贵 杨勇 李琦 刘亚萍 晁阳 王加龙 朱毅 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种子模块测试装置和方法,子模块为全桥拓扑或半桥拓扑,子模块的端口处并联有晶闸管,测试装置包括至少一个电流输出端口和至少一对通讯接口,一对通讯接口是指发送接口和接收接口,发送接口和接收接口对应连接子模块的接收接口和发送接口,测试装置内部的电压源的一端经依次串联的限流电阻和开关与电流输出端口的一端相连,电压源的另一端与电流输出端口的另一端相连,电流输出端口并联在前述晶闸管的两端,当子模块为半桥拓扑时,测试装置还包括至少一个电流测量端口,电流测量端口与前述晶闸管串联。本发明解决了子模块端口并联晶闸管检测困难的问题,具有接线方便、不需要改变原有设备的电气接线以及自动化程度高的优势。(The invention discloses a submodule testing device and a method, wherein a submodule is in a full-bridge topology or a half-bridge topology, a thyristor is connected in parallel at a port of the submodule, the testing device comprises at least one current output port and at least one pair of communication interfaces, the pair of communication interfaces are a sending interface and a receiving interface, the sending interface and the receiving interface are correspondingly connected with the receiving interface and the sending interface of the submodule, one end of a voltage source in the testing device is connected with one end of the current output port through a current limiting resistor and a switch which are sequentially connected in series, the other end of the voltage source is connected with the other end of the current output port, the current output port is connected in parallel with two ends of the thyristor, and when the submodule is in the half-bridge topology, the testing device also comprises at least one current measuring port which is connected in series with the thyristor. The invention solves the problem of difficult detection of the parallel thyristor of the submodule port, and has the advantages of convenient wiring, no need of changing the electrical wiring of the original equipment and high automation degree.)

一种子模块测试装置和方法

技术领域

本发明属于柔性输电应用领域，特别涉及了一种子模块的测试技术。

背景技术

在柔性输电应用领域中，柔性直流换流器、链式无功补偿装置等多采用模块化设计，子模块拓扑多采用半桥或者全桥结构，通常需要在子模块端口并联晶闸管用于在故障条件下保护子模块的安全，由于拓扑限制及晶闸管的自身特点，现有的子模块测试装置未能集成晶闸管状态测试功能。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种子模块测试装置和方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种子模块测试装置，所述子模块为全桥拓扑或半桥拓扑，子模块的端口处并联有晶闸管，所述测试装置包括至少一个电流输出端口和至少一对通讯接口，一对通讯接口是指发送接口和接收接口，所述发送接口和接收接口对应连接子模块的接收接口和发送接口，所述测试装置内部的电压源的一端经依次串联的限流电阻和开关与所述电流输出端口的一端相连，电压源的另一端与所述电流输出端口的另一端相连，所述电流输出端口并联在前述晶闸管的两端，当子模块为半桥拓扑时，所述测试装置还包括至少一个电流测量端口，所述电流测量端口与前述晶闸管串联。

进一步地，所述测试装置还包括至少一个直流输出端口，所述直流输出端口并联在子模块的储能元件的两端，所述直流输出端口设有放电电路。

进一步地，所述电压源为交流电压源或直流电压源。

进一步地，所述开关为继电器控制的机械开关，或者为可控半导体器件开关。

进一步地，所述通讯接口包括以太网接口、RS485接口和S232接口中的至少一种。

进一步地，所述电压源的电压幅值低于子模块的储能单元的电压幅值。

基于上述子模块测试装置的晶闸管测试方法，当电压源为交流电压源且子模块为全桥拓扑时，合上开关，检测电流输出端口的电压为正后，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过限流电阻的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过限流电阻的电流值等于电流输出端口电压除以限流电阻阻值，且当检测到电流输出端口电压在触发脉冲下发完成首次过零后，流过限流电阻的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障。

基于上述子模块测试装置的晶闸管测试方法，当电压源为交流电压源且子模块为半桥拓扑时，合上开关，检测电流输出端口电压为正后，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过晶闸管的电流大于M倍流过限流电阻的电流，0<M<1，且当检测到电流输出端口电压在触发脉冲下发完成首次过零后，流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障。

基于上述子模块测试装置的晶闸管测试方法，当电压源为直流电压源且子模块为全桥拓扑时，合上开关，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，检测到的电流输出端口电压的绝对值小于设定值，检测到的流过限流电阻的电流值等于电流输出端口电压除以限流电阻阻值，断开开关后，间隔时间T1再次合上开关，此时检测到的电流输出端口电压减去电压源电压的绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障；其中，晶闸管触发脉冲时间长度小于T1。

基于上述子模块测试装置的晶闸管测试方法，当电压源为直流电压源且子模块为半桥拓扑时，合上开关，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过晶闸管的电流大于M倍流过限流电阻的电流，0<M<1，断开开关，间隔时间T1再次合上开关，流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障；其中，晶闸管触发脉冲时间长度小于T1。

采用上述技术方案带来的有益效果：

（1）本发明提出的子模块测试装置和方法可以在满足子模块IGBT、旁路开关、采样与通讯等测试项目外，还具备晶闸管状态测试功能，具有测试项目全面的特点；

（2）本发明提出的子模块测试装置和方法无需改变原有设备的电气接线，接线简单；

（3）本发明提出的子模块测试装置和方法具备完善的保护逻辑，当被测模块存在电气故障时，能够自动、快速的对被测模块进行放电处理，保证操作人员的安全。

附图说明

图1是子模块为半桥拓扑时的测试装置示意图；

图2是子模块为全桥拓扑时的测试装置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

图1所示为应用于半桥拓扑子模块测试时的示意图，图2所示为应用于全桥子拓扑子模块测试时的示意图。测试装置的通讯接口集成在图中的控制板上，对应的被测子模块的通讯接口集成在图中的控制与驱动模块上。测试前，子模块测试装置的通讯端口连接至被测子模块的通讯接口。直流输出端口正极和负极分别连接至被测子模块储能单元（图中的电容）的正极和负极上。测试装置的电流输出端口通过导线连接至被测子模块的高压端子上。进行IGBT、旁路开关和通讯等功能测试时，测试装置通过发送接口TX1发送控制指令至子模块，通过接收接口RX1接收子模块返回的状态信息和控制指令执行回报信息，将测量端口获取的模拟量值和返回的信息进行对比，若未收到控制指令执行回报信息或者接收到异常信息或者获取的模拟量值异常，则判断待测子模块故障，立即封锁控制指令并显示详细的故障信息，同时对子模块储能单元进行放电操作。

（1）当电压源为交流电压源且子模块为全桥拓扑时，合上开关K，检测电流输出端口的电压Ucom为正后（定义连接至晶闸管阳极端为正，连接晶闸管阴极端为负），测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过限流电阻R的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过限流电阻R的电流值等于电流输出端口电压除以限流电阻阻值，且当检测到电流输出端口电压Ucom在触发脉冲下发完成首次过零后，流过限流电阻R的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障。

（2）当电压源为交流电压源且子模块为半桥拓扑时，合上开关K，检测电流输出端口电压Ucom为正后，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过晶闸管的电流大于M倍流过限流电阻R的电流，0<M<1，且当检测到电流输出端口电压Ucom在触发脉冲下发完成首次过零后，流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障。

（3）当电压源为直流电压源且子模块为全桥拓扑时，合上开关K，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，检测到的电流输出端口电压Ucom的绝对值小于设定值，检测到的流过限流电阻R的电流值等于电流输出端口电压除以限流电阻阻值，断开开关K后，间隔时间T1再次合上开关K，此时检测到的电流输出端口电压Ucom减去电压源电压U的绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障；其中，晶闸管触发脉冲时间长度小于T1。

（4）当电压源为直流电压源且子模块为半桥拓扑时，合上开关K，测试装置通过通讯接口控制子模块下发晶闸管触发脉冲，若触发脉冲下发前流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，触发脉冲下发后流过晶闸管的电流大于M倍流过限流电阻R的电流，0<M<1，断开开关K，间隔时间T1再次合上开关K，流过晶闸管的电流绝对值小于设定值，则判断晶闸管状态正常，否则判断晶闸管故障；其中，晶闸管触发脉冲时间长度小于T1。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。