利用板卡功耗诊断柔性直流输电功率模块故障的装置

侯婷，姬煜轲，李岩，何智鹏，周健鹏

(1. 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院)，广州510663；2. 荣信汇科电气股份有限公司，辽宁 鞍山114051)

0 引言

相对于传统直流输电系统，柔性直流(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC))输电系统(简称柔直系统)具有谐波水平低、可为无源系统供电、无换相失败等优点，近年来在国内外输电领域被广泛应用[1 - 4]。经典的柔直系统采用模块化多电平拓扑的方式，每个桥臂均由数百个功率模块串联而成。功率模块的功能性和可靠性决定了柔直系统能否稳定性运行，因此对功率模块故障的精确分析及通过分析结果发现功率模块的故障规律，可为未来柔直系统工程功率模块改进和发展提供强有力的数据支撑。

目前，在实际柔直系统工程中，使用的功率模块测试装置均无法检测出因功率模块二次板卡异常导致的故障。针对这个问题，本文提出了1种精准故障定位智能装置，该装置利用最小二乘法进行二次板卡功耗观测，通过考察板卡功耗是否衰减和衰减量，并配合功率模块单元板反馈等信息进行精准的故障定位，省去了传统故障定位使用示波器等测量设备进行逐一排查锁定问题的环节，也降低了现场运维人员的操作难度。

1 换流阀和功率模块拓扑结构

经典柔直系统工程采用三相模块化多电平换流阀的拓扑结构[5 - 9]，如图1所示，1个换流阀包含6个桥臂，每个桥臂由1个电抗器和多个功率单元串联而成，其中，功率模块的拓扑结构又分为半桥和全桥2种。……