合成测试电路
阅读：1027发布：2020-09-12
专利汇可以提供合成测试电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种用于对测试下的装置执行电气测试的合成测试 电路 (30)，包括：测试下的装置，包含测试下的链式链路转换器(52)，测试下的链式链路转换器(52)包含多个测试模 块 ，每个测试模块包含与至少一个 能量 存储装置相连接的多个模块 开关 ；连接到测试下的装置的 端子 (32、34)；至少一个注入电路(36、40)，可操作地连接到端子(32、34)，所述或每个注入电路(36、40)包含源，源包含源链式链路转换器，源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含与至少一个能量存储装置相连接的多个模块开关； 控制器 (50)，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，并且将所述或每个对应能量存储装置插入对应源链式链路转换器中，以便生成跨源链式链路转换器的 电压 ，并且由此操作所述或每个注入电路(36、40)，以便将 电流 波形 和/或电压波形注入到测试下的链式链路(52)中。，下面是合成测试电路专利的具体信息内容。
1.一种用于对测试下的装置执行电气测试的合成测试电路，包括：
测试下的装置，包含测试下的链式链路转换器，所述测试下的链式链路转换器包含多个测试模块，每个测试模块包含与至少一个能量存储装置所连接的多个模块开关；
端子,连接到所述测试下的装置；
至少一个注入电路，可操作地连接到所述端子，所述或每个注入电路包含源，所述源包含源链式链路转换器，所述源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含与至少一个能量存储装置所连接的多个模块开关；
控制器，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到所述对应源链式链路转换器中，以便生成跨所述源链式链路转换器的电压，并且由此操作所述或每个注入电路，以将电流波形和/或电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中。
2.如权利要求1所述的合成测试电路，其中，所述或至少一个注入电路是电流注入电路，所述电流注入电路包含电流源，所述电流源包含所述源链式链路转换器，所述源链式链路转换器包含多个源模块。
3.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，其中，所述或至少一个注入电路是电压注入电路，所述电压注入电路包含电压源，所述电压源包含所述源链式链路转换器，所述源链式链路转换器包含多个源模块。
4.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，其中，注入到所述测试下的链式链路转换器中的所述电流波形从包含下列的组中选取：
• 部分正弦或完全正弦电流波形；
• 谐波调制电流波形；
• 包含一个或多个反相电流分量的电流波形，优选地是包含一个或多个反相谐波或纹波分量的电流波形；
• 具有180或240电角度的占空比的电流波形；
• 双向或单向电流波形；或者
• 它们的组合。
5.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，其中，注入到所述测试下的链式链路转换器的所述电压波形从包含下列的组中选取：
• 部分正弦或完全正弦电压波形；
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍谐波调制电压波形；
• 包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的占空比的电压波形；
• 双向或单向电压波形；或者
• 它们的组合。
6.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作所述或每个注入电路，以将所述电流波形注入到所述测试下的链式链路转换器中，以便控制每个测试模块的所述或每个能量存储装置的能级和/或控制所述测试下的链式链路转换器的所述能级，以得到在操作循环内的所述测试下的链式链路转换器的所述能级中的零净变化。
7.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到所述测试下的链式链路转换器中，以便在将所述电流波形和/或所述电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中期间生成跨所述测试下的链式链路转换器的电压波形。
8.如权利要求7所述的合成测试电路，其中，跨所述测试下的链式链路转换器的所述电压波形从包含下列的组中选取：
• 部分正弦或完全正弦电压波形；
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍谐波调制电压波形；
•包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的周期的电压波形；
• 双向或单向电压波形；或者
•它们的组合。
9.如权利要求7或8所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到所述测试下的链式链路转换器中，以便在将所述电流波形和/或所述电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中期间生成跨所述测试下的链式链路转换器的电压波形，以便：
•组合跨所述或每个源链式链路转换器和所述测试下的链式链路转换器的所述电压，并且由此控制注入到所述测试下的链式链路转换器中的所述电流波形；
• 控制每个测试模块的所述或每个能量存储装置的能级；
•控制所述测试下的链式链路转换器的所述能级，以得到在操作循环内的所述测试下的链式链路转换器的能级中的零净变化；
• 控制所述测试下的链式链路转换器的所述能级，以得到在操作循环内的每个测试模块的能级中的零净变化；
• 均衡或基本上均衡所述多个测试模块的电压电平；
•控制每个测试模块的电流负荷；
• 均衡或基本上均衡所述多个测试模块的电流负荷；和/或
• 将所述所注入的电流波形控制为超前电流、滞后电流或者与跨所述测试下的链式链路转换器的所述电压波形同相。
10.如权利要求7至9中的任何所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到所述测试下的链式链路转换器中，以便生成跨所述测试下的链式链路转换器的电压波形。
11.如权利要求10所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便以注入到所述测试下的链式链路转换器中的所述电流波形的峰值、非零、零或基本上零值和/或以注入到所述测试下的链式链路转换器中的所述电压波形的峰值或非零值进行切换。
12.如权利要求10或11所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便阻挡电流在每个测试模块中流动，并且由此禁止电流在所述测试下的链式链路转换器中流动。
13.如权利要求12所述的合成测试电路，其中，每个测试模块的每个模块开关包含与反并联无源电流检查元件并联连接的有源切换装置，以及所述控制器配置成关断每个测试模块的每个有源切换装置，以允许所述反并联无源电流检查元件形成具有大于跨所述测试下的链式链路转换器的电压波形的组合的内部电压的多个串联连接无源电流检查元件整流器，以便阻挡电流在每个测试模块中流动，并且由此禁止电流在所述测试下的链式链路转换器中流动，其中所述组合的内部电压由每个测试模块的所述或每个能量存储装置来提供。
14.如权利要求12或13所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作所述或每个注入电路，以便在所述测试下的链式链路转换器被控制以禁止电流在所述测试下的链式链路转换器中流动时将电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中。
15.如权利要求12至14中的任何所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作所述或每个注入电路，以便将过电流波形注入到所述测试下的链式链路转换器中，以及控制所述测试下的链式链路转换器，以便禁止所述过电流波形在所述测试下的链式链路转换器中流动。
16.如权利要求15所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作所述或每个注入电路，以便在禁止所述过电流波形在所述测试下的链式链路转换器中流动时将交流电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中。
17. 如权利要求15所述的合成测试电路，其中，所述控制器配置成操作所述或每个注入电路，以便：
• 将第一交流电压波形注入到所述测试下的链式链路转换器中；以及
• 操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到所述测试下的链式链路转换器中，以便生成跨所述测试下的链式链路转换器的第二交流电压波形，
随后禁止所述过电流波形在所述测试下的链式链路转换器中流动。
18.如权利要求17所述的合成测试电路，其中，控制所述第一和第二交流电压波形，以便使无功功率在所述或每个注入电路与所述测试下的链式链路之间循环。
19.如任何前述权利要求所述的合成测试电路，还包含功率供应单元，其中所述功率供应单元耦合到所述注入电路的所述链式链路转换器和/或所述测试下的链式链路转换器，以便准许所述功率供应单元有选择地对每个能量存储装置进行充电。
20.如权利要求19所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元与每个模块的所述或每个能量存储装置直接耦合。
21.如权利要求20所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元包含整流器，其直接耦合到每个模块的所述或每个能量存储装置，并且其中所述整流器可连接到AC功率源。
22.如权利要求19所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元与所述注入电路中的所述链式链路转换器和/或所述测试下的链式链路转换器相连接，可选地其中所述功率供应单元与所述注入电路中的所述链式链路转换器和/或所述测试下的链式链路转换器串联连接。
23.如权利要求22所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元包含DC功率供应装置，其布置成将直流电压注入到所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器中。
24.如权利要求23所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元还包含电感-电容滤波器，其布置成对于由DC功率供应所注入的所述直流电压进行滤波。
25.如权利要求23或24所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元还包含控制单元，其编程为控制所述DC功率供应，以便将所述直流电压注入到所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器中。
26.如权利要求25所述的合成测试电路，其中，所述控制单元编程为控制所述DC功率供应，以便阻尼或抵消所述所注入的直流电压中的至少一个振荡。
27.如权利要求26所述的合成测试电路，其中，所述至少一个振荡包含至少一个低频振荡。
28.如权利要求23至27中的任何所述的合成测试电路，其中，所述DC功率供应布置成准许它在将直流电压注入到所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器中时传导正或负电流。
29.如权利要求28所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元包含：第一DC功率供应，其布置成准许它在将第一直流电压注入到所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器中时传导正电流；以及第二DC功率供应，其布置成准许它在将第二直流电压注入到所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器中时传导负电流，其中所述功率供应单元包含选择器切换元件,其可切换以：将所述第一和第二DC功率供应中的一个接入具有所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器的电路；以及同时将所述第一和第二DC功率供应的另一个切换出具有所述注入电路和/或所述测试下的链式链路转换器的电路。
30.如权利要求19至29中的任一项所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元配置成将功率注入到所述注入电路中，以便抵销所述注入电路的所述链式链路转换器、所述注入电路或者所述合成测试电路中的功率损耗。
31.如权利要求19至30中的任一项所述的合成测试电路，其中，所述功率供应单元配置成将功率注入到所述测试下的链式链路转换器中，以便抵销所述测试下的链式链路转换器或者所述合成测试电路中的功率损耗。
合成测试电路
[0001] 本发明涉及一种用于对测试下的装置执行电气测试的合成测试电路，具体来说是一种用于对供在高压直流(HVDC)功率传输中使用的测试下的链式链路转换器执行电气测试的合成测试电路。
[0002] 已知采用合成测试电路来测试供在HVDC功率传输中使用的电气组件的合成测试电路。术语“合成”用来描述测试电路，因为测试电路没有形成实际HVDC站转换器的组成部分，即，测试下的电气组件没有连接到实际HVDC站转换器(其传递有效实际功率)中。
[0003] 按照本发明的一个方面，提供一种用于对测试下的装置执行电气测试的合成测试电路，包括：测试下的装置，包含测试下的链式链路转换器，测试下的链式链路转换器包含测试模块或者多个测试模块，所述或每个测试模块包含至少一个能量存储装置；
连接到测试下的装置的端子；
至少一个注入电路，可操作地连接到端子，所述或每个注入电路包含源，源包含源链式链路转换器，源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含至少一个能量存储装置；
控制器，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到对应源链式链路转换器中，以便生成跨源链式链路转换器的电压，并且由此操作所述或每个注入电路，以将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中。
连接到测试下的装置的端子；
至少一个注入电路，可操作地连接到端子，所述或每个注入电路包含源，源包含源链式链路转换器，源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含至少一个能量存储装置；
控制器，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到对应源链式链路转换器中，以便生成跨源链式链路转换器的电压，并且由此操作所述或每个注入电路，以将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中。
[0004] 按照本发明的另外的方面，提供一种用于对测试下的装置执行电气测试的合成测试电路，包括：测试下的装置，包含测试下的链式链路转换器，测试下的链式链路转换器包含多个测试模块，每个测试模块包含与至少一个能量存储装置所连接的多个模块开关；
连接到测试下的装置的端子；
至少一个注入电路，可操作地连接到端子，所述或每个注入电路包含源，源包含源链式链路转换器，源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含与至少一个能量存储装置所连接的多个模块开关；
控制器，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到对应源链式链路转换器中，以便生成跨源链式链路转换器的电压，并且由此操作所述或每个注入电路，以将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中。
连接到测试下的装置的端子；
至少一个注入电路，可操作地连接到端子，所述或每个注入电路包含源，源包含源链式链路转换器，源链式链路转换器包含多个源模块，每个源模块包含与至少一个能量存储装置所连接的多个模块开关；
控制器，配置成操作每个源模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到对应源链式链路转换器中，以便生成跨源链式链路转换器的电压，并且由此操作所述或每个注入电路，以将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中。
[0005] 链式链路转换器(其例如可包括多个串联连接模块)的结构经由插入各将其自己的电压提供到链式链路转换器中的多个模块的能量存储装置来准许跨链式链路转换器的组合的电压的积聚，其高于从其个别模块的每个可用的电压。以这种方式，链式链路转换器能够提供阶跃可变电压源，其准许使用逐步近似来生成跨链式链路转换器的电压波形。因此，所述或每个源链式链路转换器能够提供复合电压波形，以便使所述或每个注入电路能够将大范围的电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中，并且因此使合成测试电路能够易于并且可靠地创建测试电流和/或电压条件，其与实际服务中电流和/或电压条件相同或极为类似。
[0006] 另外，链式链路转换器使用逐步近似来生成跨其的电压波形的能力允许所述或每个注入电路将变化电平的电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中，并且因此使合成测试电路能够电气测试跨大范围的额定的各种链式链路转换器。
[0007] 此外，链式链路转换器的模块化布置意味着，链式链路转换器中的模块的数量能够易于按比例放大或缩小，以便将所述或每个源链式链路转换器的电压能力修改成匹配测试下的链式链路转换器的测试要求，而无需对合成测试电路的整体设计进行显著变化。
[0008] 因此，所述或每个电压注入电路中的源链式链路转换器的提供导致一种合成测试电路，其不仅能够执行高质量电气测试，而且还具有对具有不同额定的宽范围的链式链路转换器执行电气测试的灵活性。
[0009] 所述或每个注入电路的结构可变化，以满足测试下的链式链路转换器的测试要求。
[0010] 所述或每个源可包含电感器，其连接到对应源链式链路转换器。在所述或每个源中包含电感器提供电流控制元件，以用于改进对于将电流波形注入到测试下的链式链路转换器中的控制。
[0011] 所述或至少一个源模块可包含与所述或每个能量存储装置所连接的多个模块开关，以定义能够提供零或正电压的单极模块。可选地，所述或至少一个源模块可包含按照半桥布置与能量存储装置并联连接的多个模块开关，以定义能够提供零或正电压的单极模块。进一步可选地，所述或至少一个源模块可包含多个模块开关，其按照半桥布置与能量存储装置并联连接，以定义2象限单极模块，其能够提供零或正电压并且能够在两个方向上传导电流。
[0012] 所述或至少一个源模块可包含与所述或每个能量存储装置所连接的多个模块开关，以定义能够提供负、零或正电压的双极模块。可选地，所述或至少一个源模块可包含按照全桥布置与能量存储装置并联连接的多个模块开关，以定义能够提供负、零或正电压的双极模块。进一步可选地，所述或至少一个源模块可包含按照全桥布置与能量存储装置并联连接的多个模块开关，以定义4象限双极模块，其能够提供负、零或正电压并且能够在两个方向上传导电流。
[0013] 所述或每个注入电路可包含多个并联连接源。所述或每个注入电路中的并联连接源的数量可变化，以使所述或每个注入电路的电流能力适合与测试下的链式链路转换器的电流额定和测试电流条件的兼容性。
[0014] 所述或至少一个注入电路可以是电流注入电路。电流注入电路可包含电流源。电流源可包含源链式链路转换器。源链式链路转换器可包含多个源模块。
[0015] 所述或至少一个注入电路可以是电压注入电路。电压注入电路可包含电压源。电压源可包含源链式链路转换器。源链式链路转换器可包含多个源模块。
[0016] 常规合成测试电路利用大电容器、大电感器和高功率开关，其中电感器和电容器布置成工作在单个所定义谐振频率(如通过组件值所设置)。使用谐振模式中的常规合成测试电路使高电压或高电流能够在谐振电路内创建，其被定向到测试对象。这种方式依靠电感器与电容器之间的能量的振荡交换，使得在零电流将所有电感器能量传递给电容器，以及在零电压将所有电容器能量传递给电感器。
[0017] 在本发明的合成测试电路中，注入电路中的链式链路转换器用来形成测试电流和/或电压波形依靠与常规合成测试电路的操作模式完全不同的操作模式。更具体来说，注入到测试下的装置中的电流波形通过由链式链路转换器所生成的电压间接控制，注入到测试下的装置的电压波形通过由链式链路转换器所生成的电压直接控制，并且不存在对电感器与电容器之间的能量的大量交换的要求。
[0018] 此外，链式链路转换器可包含晶体管，其具有比测试下的装置明显要低的电流额定。当使用电流注入电路中的链式链路转换器时，晶体管与测试下的装置之间的电流额定的失配能够经过诸如复合并行化和电流共享的各种技术来解决。而且，通常操作链式链路转换器，使得链式链路转换器整体上经受纯零能量交换，并且能够利用模块旋转，以便确保将其能量存储装置充电到预期值。
[0019] 另外，关于本发明的合成测试电路，应用到测试下的装置的电流波形和/或电压波形的频率和形状经过其控制基于从链式链路转换器可用的有限电压阶跃能够是高度可变的，并且因此链式链路转换器的可控性准许将实际条件应用于测试下的装置。另一方面，在常规合成测试电路中，谐振电路在能够应用到测试对象的波形形状方面受到限制，并且因此只能够提供服务中条件的更少近似。
[0020] 如上所述，链式链路转换器的结构准许所述或每个源链式链路转换器将大范围的电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中的操作。
[0021] 在本发明的实施例中，注入到测试下的链式链路转换器中的电流波形可从包含下列的组中选取：•部分正弦或完全正弦电流波形；
•谐波调制电流波形；
• 包含一个或多个反相电流分量的电流波形，优选地是包含一个或多个反相谐波或纹波分量的电流波形；
• 具有180或240电角度(electrical degree)的占空比的电流波形；
• 双向或单向电流波形；或者
• 它们的组合。
•谐波调制电流波形；
• 包含一个或多个反相电流分量的电流波形，优选地是包含一个或多个反相谐波或纹波分量的电流波形；
• 具有180或240电角度(electrical degree)的占空比的电流波形；
• 双向或单向电流波形；或者
• 它们的组合。
[0022] 在本发明的另外的实施例中，注入到测试下的链式链路转换器中的电压波形可从包含下列的组中选取：• 部分正弦或完全正弦电压波形；
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍(triplen)谐波调制电压波形；
• 包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的占空比的电压波形；
•双向或单向电压波形；或者
• 它们的组合。
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍(triplen)谐波调制电压波形；
• 包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的占空比的电压波形；
•双向或单向电压波形；或者
• 它们的组合。
[0023] 在本发明的还有另外的实施例中，控制器可配置成操作所述或每个注入电路，以将电流波形注入到测试下的链式链路转换器中，以便控制每个测试模块的所述或每个能量存储装置的能级和/或控制测试下的链式链路转换器的能级，以得到在操作循环内的测试下的链式链路转换器的能级中的零净变化。这准许测试下的链式链路转换器的能力的电气测试控制其能级和/或所述或每个对应能量存储装置的能级。
[0024] 按照与所述或每个注入电路的方式类似的方式，链式链路转换器的结构使测试下的链式链路转换器能够被操作以生成跨其的大范围的电压波形。更具体来说，控制器可配置成操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到测试下的链式链路转换器中，以便在将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中期间生成跨测试下的链式链路转换器的电压波形。操作测试下的链式链路转换器以便在将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中期间生成跨其的电压波形的能力提供用于电气测试测试下的链式链路转换器的操作能力的另外的选项，因而增强合成测试电路的电气测试能力。
[0025] 用于测试测试下的链式链路转换器的操作能力的另外选项的示例描述如下。
[0026] 在本发明的实施例中，跨测试下的链式链路转换器的电压波形可从包含下列的组中选取：• 部分正弦或完全正弦电压波形；
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍谐波调制电压波形；
• 包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的周期的电压波形；
•双向或单向电压波形；或者
• 它们的组合。
• 谐波调制电压波形，优选地是三倍谐波调制电压波形；
• 包含电压纹波的电压波形；
• 具有180或240电角度的周期的电压波形；
•双向或单向电压波形；或者
• 它们的组合。
[0027] 在本发明的其他实施例中，控制器可配置成操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到测试下的链式链路转换器中，以便在将电流波形和/或电压波形注入到测试下的链式链路转换器中期间生成跨测试下的链式链路转换器的电压波形，以便：• 组合跨所述或每个源链式链路转换器和测试下的链式链路转换器的电压，并且由此控制注入到测试下的链式链路转换器中的电流波形；
• 控制每个测试模块的所述或每个能量存储装置的能级；
• 控制测试下的链式链路转换器的能级，以得到在操作循环内的测试下的链式链路转换器的能级中的零净变化；
• 控制测试下的链式链路转换器的能级，以得到在操作循环内的每个测试模块的能级中的零净变化；
• 均衡或基本上均衡多个测试模块的电压电平；
•控制每个测试模块的电流负荷；
• 均衡或基本上均衡多个测试模块的电流负荷；和/或
• 将所注入的电流波形控制为超前电流、滞后电流或者与跨测试下的链式链路转换器的电压波形同相。
• 控制每个测试模块的所述或每个能量存储装置的能级；
• 控制测试下的链式链路转换器的能级，以得到在操作循环内的测试下的链式链路转换器的能级中的零净变化；
• 控制测试下的链式链路转换器的能级，以得到在操作循环内的每个测试模块的能级中的零净变化；
• 均衡或基本上均衡多个测试模块的电压电平；
•控制每个测试模块的电流负荷；
• 均衡或基本上均衡多个测试模块的电流负荷；和/或
• 将所注入的电流波形控制为超前电流、滞后电流或者与跨测试下的链式链路转换器的电压波形同相。
[0028] 在本发明的还有另外的实施例中，控制器可配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到测试下的链式链路转换器中，以便生成跨测试下的链式链路转换器的电压波形。
[0029] 这准许测试每个测试模块的每个模块开关的切换能力。例如，控制器可配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便以注入到测试下的链式链路转换器中的电流波形的峰值、非零、零或基本上零值和/或以注入到测试下的链式链路转换器中的电压波形的峰值或非零值进行切换。
[0030] 可选地，控制器可配置成控制每个测试模块的每个模块开关的切换，以便阻挡电流在每个测试模块中流动，并且由此禁止电流在测试下的链式链路转换器中流动。这准许在其非传导状态中的测试下的链式链路转换器的电气测试。
[0031] 每个测试模块的每个模块开关可包含与反并联无源电流检查元件并联连接的有源切换装置。在这种情况下，控制器可配置成关断每个测试模块的每个有源切换装置，以允许反并联无源电流检查元件形成具有大于跨测试下的链式链路转换器的电压波形的组合的内部电压的多个串联连接无源电流检查元件整流器，以便阻挡电流在每个测试模块中流动，并且由此禁止电流在测试下的链式链路转换器中流动，其中组合的内部电压由每个测试模块的所述或每个能量存储装置来提供。
[0033] 控制器可配置成操作所述或每个注入电路，以便在控制测试下的链式链路转换器以便禁止电流在测试下的链式链路转换器中流动时将电压波形注入到测试下的链式链路转换器中。这准许在其非传导状态中的测试下的链式链路转换器的电压测试。例如，控制器可配置成操作所述或每个注入电路，以便控制注入到测试下的链式链路转换器(其被控制以禁止电流流经其中)中的电压波形的幅值、形状、变化率和/或时长。
[0034] 在本发明的实施例中，控制器可配置成操作所述或每个注入电路，以便将过电流波形注入到测试下的链式链路转换器中，并且控制测试下的链式链路转换器以禁止过电流波形在测试下的链式链路转换器中流动。为了本说明书的目的，过电流波形意图表示具有超过测试下的链式链路转换器的电流额定的幅值的电流波形。
[0035] 按照这种方式的控制器的配置准许在过电流条件中电气测试链式链路转换器，其示例描述如下。
[0036] 电气测试可涉及以交流驱动电压的两个极性的DC故障电流消退(extinction)的模拟。可通过例如将控制器配置成操作所述或每个注入电路，以便在禁止过电流波形在测试下的链式链路转换器中流动时将交流电压波形注入到测试下的链式链路转换器中来执行这种电气测试。
[0037] 电气测试可涉及DC故障期间的静态同步补偿器中的测试下的链式链路转换器的操作的模拟。这种电气测试可通过例如将控制器配置成操作所述或每个注入电路以执行下列步骤来执行：• 将第一交流电压波形注入到测试下的链式链路转换器中；以及
• 操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到测试下的链式链路转换器中，以便生成跨测试下的链式链路转换器的第二交流电压波形，
随后禁止过电流波形在测试下的链式链路转换器中流动。
• 操作每个测试模块，以便有选择地旁路所述或每个对应能量存储装置，以及将所述或每个对应能量存储装置插入到测试下的链式链路转换器中，以便生成跨测试下的链式链路转换器的第二交流电压波形，
随后禁止过电流波形在测试下的链式链路转换器中流动。
[0038] 可选地，合成测试电路还可包含功率供应单元，其中功率供应单元耦合到注入电路的链式链路转换器和/或测试下的链式链路转换器，以便准许功率供应单元有选择地对所述或每个能量存储装置进行充电。
[0039] 功率供应单元可与每个模块的所述或每个能量存储装置直接耦合。例如，功率供应单元可包含整流器，其直接耦合到每个模块的所述或每个能量存储装置，并且其中整流器可连接到AC功率源。
[0040] 备选地，功率供应单元可与注入电路中的链式链路转换器和/或测试下的链式链路转换器相连接，可选地其中功率供应单元可与注入电路中的链式链路转换器和/或测试下的链式链路转换器串联连接。
[0041] 功率供应单元可包含DC功率供应，其布置成将直流电压注入到注入电路和/或测试下的链式链路转换器中。
[0042] 功率供应单元还可包含电感-电容滤波器，其布置成对由DC功率供应所注入的直流电压进行滤波。这提供用于提供对所注入的直流电压的控制的可靠无源部件。
[0043] 功率供应单元还可包含控制单元，其编程为控制DC功率供应将直流电压注入到注入电路和/或测试下的链式链路转换器中。这提供用于提供对所注入的直流电压的控制的可靠有源部件。例如，控制单元可编程为控制DC功率供应来阻尼或抵消所注入的直流电压中的至少一个振荡(其可包含至少一个低频振荡)。
[0044] DC功率供应装置可布置成准许它在将直流电压注入到注入电路和/或测试下的链式链路转换器中时传导正或负电流。由DC功率供应所传导的电流的方向取决于将要注入到测试下的装置和/或测试下的链式链路转换器中的电流波形的方向。
[0045] 在本发明的实施例中，功率供应单元可包含：第一DC功率供应，其布置成准许它在将第一直流电压注入到注入电路和/或测试下的链式链路转换器中时传导正电流；以及第二DC功率供应，其布置成准许它在将第二直流电压注入到注入电路和/或测试下的链式链路转换器中时传导负电流。在这类实施例中，功率供应单元可包含选择器切换元件，其可切换以：将第一和第二DC功率供应中的一个接入具有注入电路和/或测试下的链式链路转换器的电路；以及同时将第一和第二DC功率供应的另一个切换出具有注入电路和/或测试下的链式链路转换器的电路。选择器切换元件可以是机械或半导体切换元件。
[0046] 在功率供应单元中提供第一和第二DC功率供应以及选择器切换元件准许功率供应单元在将要注入到测试下的装置中的电流波形的两个方向上有选择地对注入电路的链式链路转换器和/或测试下的链式链路转换器的所述或每个能量存储装置进行充电。
[0047] 功率供应单元可配置成将功率注入到注入电路中，以抵销注入电路的链式链路转换器中、注入电路中或合成测试电路中的功率损耗。功率供应单元可配置成将功率注入到测试下的链式链路转换器中，以抵销测试下的链式链路转换器中或合成测试电路中的功率损耗。这帮助确保合成测试电路的操作期间的注入电路的链式链路转换器和/或测试下的链式链路转换器的稳定性能。
[0048]现在将作为非限制性示例、参照附图来描述本发明的优选实施例，附图包括：
图1a和图1b示意示出按照本发明的第一实施例的合成测试电路；
图2a和图2b分别示意示出4象限双极模块和2象限单极模块的结构；
图3和图4图示图1a和图1b的电流和电压注入电路的基本操作；
图5示意示出供在HVDC功率传输中使用的电压源转换器的示例；
图6图示图1a的电流注入电路用来将电压和电流波形注入到测试下的链式链路转换器中的操作；
图7图示由交流臂转换器中的链式链路转换器所遭遇的实际服务中电流和电压条件的第一示例；
图8图示图1a的合成测试电路用来创建与图7的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图9示出图8所图示的合成测试电路的操作的模拟模型的结果；
图10图示由交流臂转换器中的链式链路转换器所遭遇的实际服务中电流和电压条件的第二示例；
图11示出图1a的合成测试电路用来创建与图10的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果；
图12图示链式链路转换器用来控制链式链路转换器的能级以得到在操作循环内的链式链路转换器的能级中的零净变化的操作；
图13图示链式链路转换器用来实现链式链路转换器的模块的电压平衡的操作；
图14图示图1a的合成测试电路用来创建与涉及实际服务中无功功率条件的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图15示出图14所示的合成测试电路用来创建测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果；
图16示出在测试下的链式链路转换器处于非传导状态中时可注入到测试下的链式链路转换器中的示范电压波形；
图17和图18图示图1a的合成测试电路用来创建与DC故障期间的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图19示意示出按照本发明的第二实施例的合成测试电路；
图20示意示出按照本发明的第三实施例的合成测试电路；
图21示意示出按照本发明的第四实施例的合成测试电路；
图22示意示出按照本发明的第五实施例的合成测试电路；以及
图23示意示出按照本发明的第六实施例的合成测试电路。
图1a和图1b示意示出按照本发明的第一实施例的合成测试电路；
图2a和图2b分别示意示出4象限双极模块和2象限单极模块的结构；
图3和图4图示图1a和图1b的电流和电压注入电路的基本操作；
图5示意示出供在HVDC功率传输中使用的电压源转换器的示例；
图6图示图1a的电流注入电路用来将电压和电流波形注入到测试下的链式链路转换器中的操作；
图7图示由交流臂转换器中的链式链路转换器所遭遇的实际服务中电流和电压条件的第一示例；
图8图示图1a的合成测试电路用来创建与图7的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图9示出图8所图示的合成测试电路的操作的模拟模型的结果；
图10图示由交流臂转换器中的链式链路转换器所遭遇的实际服务中电流和电压条件的第二示例；
图11示出图1a的合成测试电路用来创建与图10的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果；
图12图示链式链路转换器用来控制链式链路转换器的能级以得到在操作循环内的链式链路转换器的能级中的零净变化的操作；
图13图示链式链路转换器用来实现链式链路转换器的模块的电压平衡的操作；
图14图示图1a的合成测试电路用来创建与涉及实际服务中无功功率条件的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图15示出图14所示的合成测试电路用来创建测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果；
图16示出在测试下的链式链路转换器处于非传导状态中时可注入到测试下的链式链路转换器中的示范电压波形；
图17和图18图示图1a的合成测试电路用来创建与DC故障期间的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的操作；
图19示意示出按照本发明的第二实施例的合成测试电路；
图20示意示出按照本发明的第三实施例的合成测试电路；
图21示意示出按照本发明的第四实施例的合成测试电路；
图22示意示出按照本发明的第五实施例的合成测试电路；以及
图23示意示出按照本发明的第六实施例的合成测试电路。
[0049] 按照本发明的第一实施例的合成测试电路在图1a和图1b中示出，并且一般通过参考数字30来表示。
[0050] 合成测试电路30包括第一和第二端子32和34、电流注入电路36、隔离开关38以及电压注入电路40。如图1a和图1b所示，电流注入电路36与隔离开关38串联连接在第一与第二端子32、34之间，以及电压注入电路40连接在第一与第二端子32、34之间，并且由此与电流注入电路36和隔离开关38的串联连接并联连接。
[0051] 电流注入电路36包含电流源。电流源包含电感器42和源链式链路转换器44的串联连接。
[0052] 电流注入电路的源链式链路转换器44包含多个串联连接源模块。每个源模块包含两对模块开关54和采取电容器56的形式的能量存储装置。在每个源模块中，该对模块开关54按照全桥布置与电容器56并联连接，以定义4象限双极模块，其能够提供负、零或正电压并且能够在两个方向上传导电流。图2a示出4象限双极模块的结构。
[0053] 通过改变对应模块开关54的状态，电流注入电路的每个源模块的电容器56有选择地被旁路以及插入到源链式链路转换器44中。这有选择地引导电流经过电容器56或者使电流旁路电容器56，使得源模块提供负、零或正电压。
[0054] 当模块开关54配置成形成电流通路(其使相应源链式链路转换器44中的电流旁路电容器56)时，旁路源模块的电容器56，并且因此源模块提供零电压，即，源模块按照旁路模式来配置。
[0055] 当模块开关54配置成允许相应源链式链路转换器44中的电流流入和流出电容器56时，源模块的电容器56插入到相应源链式链路转换器44中。电容器56然后充电或者排放其存储能量，以便提供非零电压，即，源模块按照非旁路模式来配置。模块开关的全桥布置准许模块开关54配置成使电流在任一方向上流入和流出电容器56，并且因此每个源模块能够配置成按照非旁路模式提供负或正电压。
[0056] 电压注入电路40包含电压源46。电压源46包含源链式链路转换器44，其结构和操作与电流注入电路36的电流源的源链式链路转换器的结构和操作相同。电压源转换器还包含与源链式链路转换器44串联连接的电感器(未示出)。
[0057] 每个源链式链路转换器44的结构经由插入各将其自己的电压提供到每个源链式链路转换器44中的多个源模块的电容器56来准许跨每个源链式链路转换器44的组合的电压的积聚，其高于从其个别源模块的每个可用的电压。以这种方式，每个源链式链路转换器44能够提供阶跃可变电压源，其准许使用逐步近似来生成跨每个源链式链路转换器44的电压波形。因此，每个源链式链路转换器44能够提供复合电压波形。
[0058] 每个模块开关54构成绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其与二极管反并联连接。设想在本发明的其他实施例中，每个IGBT可由栅关断晶闸管、场效应晶体管、注入增强栅晶体管、集成栅换向晶闸管或者任何其他自换向切换装置来取代。
[0060] 还设想，在本发明的其他实施例中，电流和电压注入电路36、40的每个可包含不同数量和/或布置的链式链路转换器44。
[0061] 控制器50配置成控制每个源模块的模块开关54的切换，以便有选择地旁路对应电容器56，以及将对应电容器56插入到对应源链式链路转换器44，使得生成跨对应源链式链路转换器44的电压。
[0062] 控制器50还配置成控制隔离开关38的切换，以便将电流注入电路36接入和切换出具有第一和第二端子32、34的电路，使得有选择地将电流注入电路36与测试下的装置和电压注入电路40隔离。隔离开关38的提供准许电流注入装置36配置为低压高电流注入电路36，以及准许电压注入电路40配置为低电流高压注入电路40。
[0063] 在使用中，测试下的链式链路转换器52连接在第一与第二端子32、34之间。
[0064] 测试下的链式链路转换器52的结构和操作与上述源链式链路转换器的每个的结构和操作相同。更具体来说，测试下的链式链路转换器52包含多个测试模块，以及每个测试模块的结构和操作与每个源模块的结构和操作相同。
[0065] 控制器50配置成控制每个测试模块的模块开关54的切换，以便有选择地旁路对应电容器56，以及将对应电容器56插入到测试下的链式链路转换器52，以便生成跨对应的测试下的链式链路转换器52的电压。
[0066] 将领会，每个链式链路转换器44、52中的模块的数量可根据其相应要求来变化。
[0067] 设想在本发明的其他实施例中，每个模块可通过具有不同配置的另一个模块来取代。例如，每个模块可包含模块开关对54和采取电容器56的形式的能量存储装置，该对模块开关54按照半桥布置与电容器56并联连接，以定义2象限单极模块，其能够提供零或正电压并且能够在两个方向上传导电流。图2b示出2象限单极模块的结构。
[0068] 合成测试电路30如上所述的配置使电流注入电路36能够被操作以便将电流波形I注入到测试下的链式链路转换器52(如图3所示)，并且使电压注入电路40能够被操作以便将电压波形V注入到测试下的链式链路转换器52(如图4所示)。电流和电压波形的这类注入的循环可以以预期频率(例如50 Hz)重复进行。
[0069] 优选地，当操作电流注入电路36以便将电流波形I注入到测试下的链式链路转换器52时，隔离开关38被闭合，以及当操作电压注入电路40以便将电压波形V注入到测试下的链式链路转换器52时，隔离开关38被打开。而且优选地，当测试下的链式链路转换器52传导由电流注入电路所注入的正或负电流时，控制器50控制电压注入电路40的模块开关54的切换，以便阻挡电流流经电压注入电路40，并且由此防止电压注入电路40的模块放电到测试下的链式链路转换器52中。这意味着，将不要求合成测试电路30同时供应高电压和高电流，因此使链式链路转换器52的电气测试期间所使用的功率量为最小。
[0070] 图5通过示意形式示出供在HVDC功率传输中使用的链式链路转换器52的示范应用。
[0071] 在示范应用中，链式链路转换器52形成交流臂转换器(AAC)的部分。AAC包含多个转换器分支58，其中每个在第一与第二DC端子之间延伸，并且包含通过相应AC端子所分隔的第一和第二分支部分。每个分支部分包含与导向器开关60串联连接的链式链路转换器52。每个链式链路转换器52包含多个串联连接模块，其中每个可采取4象限双极模块或者2象限单极模块的形式。在使用中，每个分支部分可操作以便将对应分支部分接入和切换出对应AC与DC端子之间的电路。
[0072] 在ACC的每个分支部分的这种切换期间，每个分支部分在重复循环(通常以50 Hz的频率)以零电流开始和结束传导。在每个分支部分以零电流开始和结束传导的同时，链式链路转换器52的每个模块接入和切换出电路，以便在相应AC端子处生成正弦电压波形。每个模块内的IGBT和二极管接通和关断，其中每个IGBT和二极管遭遇在电容器电压(其通常为2 kV)的硬电压换向。IGBT和二极管在不同时间接通和关断，并且因此能够以在对应分支部分中流动的范围从零电流到峰值电流值、例如1500 A的电流进行切换。
[0073] 为了实现每个分支部分内的模块的电压平衡，每个模块的电容器56有选择地被旁路以及插入到对应链式链路转换器，使得每个模块和模块开关54在所设置时间量中遭遇低电流和高电流切换。
[0074] 为了实现DC滤波，每个模块的电容器56有选择地被旁路以及插入到对应链式链路转换器52中，以便从流经其中的电流波形中对一个或多个谐波或纹波分量进行滤波。
[0075] 因此，链式链路转换器52及其组件在其用于AAC布置的期间遭遇大范围的实际服务中电流和电压条件。
[0076] 通常，链式链路转换器52必须符合各种测试要求(其与实际服务中电流和电压条件相同或极为类似)，以便保证服务操作。
[0077] 因此，为了检查链式链路转换器52是否符合这类测试要求，控制合成测试电路30对链式链路转换器52执行电气测试，其涉及包含但不限于下列一个或多个的测试条件的创建：• 表示实际服务中操作的正弦电流和电压波形；
• 测试下的链式链路转换器52用来生成正弦和三次谐波调制电压波形的操作；
• 表示在一直到峰值电流额定的变化电平下的每个测试模块的每个模块开关54的硬电压和硬电流切换的电流和电压波形；
• 测试下的链式链路转换器52用来生成具有180和240电角度的占空比的电压波形并且传导具有180和240电角度的占空比的电流波形的操作；
• 包含一个或多个反相谐波或纹波分量的电流波形；
• 对测试下的链式链路转换器52的总能级和测试模块的个别能级的控制；
• 对测试模块的热负荷的控制；
• 表示实际服务中整流器、逆变器和超前/滞后无功功率操作的电流和电压波形；
• 表示DC故障条件下的链式链路转换器52的实际服务中电流和电压条件的电流和电压波形。
• 测试下的链式链路转换器52用来生成正弦和三次谐波调制电压波形的操作；
• 表示在一直到峰值电流额定的变化电平下的每个测试模块的每个模块开关54的硬电压和硬电流切换的电流和电压波形；
• 测试下的链式链路转换器52用来生成具有180和240电角度的占空比的电压波形并且传导具有180和240电角度的占空比的电流波形的操作；
• 包含一个或多个反相谐波或纹波分量的电流波形；
• 对测试下的链式链路转换器52的总能级和测试模块的个别能级的控制；
• 对测试模块的热负荷的控制；
• 表示实际服务中整流器、逆变器和超前/滞后无功功率操作的电流和电压波形；
• 表示DC故障条件下的链式链路转换器52的实际服务中电流和电压条件的电流和电压波形。
[0078] 每个链式链路转换器44、52提供跨其的复合电压波形的能力使电流和电压注入电路36、40能够将大范围的电流和电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中，并且使测试下的链式链路转换器52能够生成跨其的大范围的电压波形，以及因此使合成测试电路30能够易于并且可靠地创建测试电流和电压条件，其与上述实际服务中电流和电压条件相同或极为类似。
[0079] 将领会，图中的电流和电压波形示为连续波形，但实际上是如由合成测试电路30所构成的逐步近似波形。
[0080] 图6图示电流注入电路36用来将电压和电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中的操作。
[0081] 具体来说，控制器50操作电流注入电路36，以便将电压和电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以便执行将电压和电流波形依次注入到测试下的链式链路转换器52的至少一个循环。同时，操作电压注入电路40，以便阻挡电流流经其中。
[0082] 图7图示由AAC布置的逆变器和整流器模式的链式链路转换器52所遭遇的实际服务中电压和电流条件以及它们与在AAC布置的AC端子所形成的正弦电压波形的关系。图7中的实际服务中电压和电流条件涉及在AAC布置的AC端子的正弦电压波形的正半循环，但是将会理解，链式链路转换器52相对于在AAC布置的AC端子的正弦电压波形的负半循环遭遇类似的实际服务中电压和电流条件。
[0083] 为了创建与图7所示的实际服务中电流和电压条件相同或极为类似的测试电流和电压条件，操作电流注入电路36，以便生成跨对应源链式链路转换器44的双向电压波形。同时，操作测试下的链式链路转换器52，以便生成跨其的双向电压波形，由此跨测试下的链式链路转换器52的所生成的双向电压波形与由图7所示的链式链路转换器所遭遇的实际服务中电压条件相同或极为类似。
[0084] 跨源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52的电压86相结合以控制跨电感器42的电压88，并且由此控制注入到测试下的链式链路转换器52中的电流波形。因此，为了提供跨电感器42的电压88以便将电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，操作电流注入电路36的源链式链路转换器44以便生成跨其的电压波形86，其是跨电感器的电压88以及跨测试下的链式链路转换器52的电压的总和，如图8所示。
[0085] 为了创建与AAC布置的整流器模式中的实际服务中电流条件相同或极为类似的测试电流条件，将跨电感器42的电压控制成具有零平均分量，并且开始于正段而结束于负段，以便控制注入到测试下的链式链路转换器52中的电流的方向，如图8所示。
[0086] 图9示出合成测试电路30用来创建与AAC布置的整流器模式中的实际服务中电流和电压条件相同或极为类似的测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果。从图9能够看到，模拟测试电流和电压条件可与图8所示的目标测试电流和电压条件比较，并且因此推断合成测试电路30能够创建测试电流和电压条件，其与AAC布置的整流器模式中的实际服务中电流和电压条件相同或极为类似。
[0087] 类似地，为了创建与AAC布置的逆变器模式中的实际服务中电流条件相同或极为类似的测试电流条件，将跨电感器42的电压控制成具有零平均分量，并且开始于负段而结束于正段，以便控制注入到测试下的链式链路转换器52中的电流的方向。
[0088] 参照图7和图8所述的合成测试电路30的操作也可适用于基于其他复合波形的测试下的链式链路转换器52的电气测试，其示例描述如下。
[0089] 在使用中，可要求AAC布置的每个链式链路转换器52跟踪三倍谐波调制电压波形、即包含一个或多个三倍(3次、9次、15次)谐波分量(其实际上是零相序列)的电压波形。图10示出跨链式链路转换器52的示范三次谐波调制电压波形，由此电压波形包含三次谐波分量。相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，可操作链式链路转换器52以生成跨其的三次谐波调制电压波形，同时操作电流注入电路36以便将电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中。
[0090] 在使用中，可要求AAC布置的每个链式链路转换器52从流经其中的电流波形中对一个或多个谐波或纹波分量进行滤波。这个滤波过程结果在于，流经每个链式链路转换器52的电流从半循环正弦改变成更为复合的波形，如图10所示。滤波过程可要求AAC布置的分支部分之间的传导重叠、例如60电角度重叠，由此两个分支部分均处于同时传导，以形成包含DC网络和分支部分的循环通路。这种传导重叠要求每个分支部分的传导扩展到高于与半循环正弦关联的180电角度占空比、例如到240电角度，以便实现60度电角度传导重叠，如图
10所示。
10所示。
[0091] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，操作电流注入电路36，以便将双向电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中。双向电流波形具有240电角度的占空比(与具有180电角度的占空比的半循环正弦不同)，并且包含反相6次谐波纹波电流的段，以模拟上述滤波过程。更具体来说，注入到测试下的链式链路转换器52中的双向电流波形开始于负的第一电流部分，继续进行正的第二电流部分，并且结束于负的第三电流部分。同时，操作测试下的链式链路转换器52，以生成跨其的电压波形，由此电压波形的形状准许传导重叠的形成。
[0092] 图11图示合成测试电路30用来创建与图10中的实际服务中电流和电压条件相同或极为类似的测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果。从图11能够看到，模拟测试电流和电压条件可与图10所示的目标测试电流和电压条件比较，并且因此推断合成测试电路30能够创建测试电流和电压条件，其与实际服务中电流和电压条件相同或极为类似，其中链式链路转换器52跟踪三次谐波调制电压波形并且执行滤波过程。
[0093] 图12示出链式链路转换器52的操作，其中跨链式链路转换器52的电压以及流经链式链路转换器52的电流相结合以控制链式链路转换器52的能级，以便得到在操作循环内的链式链路转换器52的能级中的零净变化。
[0094] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，操作测试下的链式链路转换器52，以生成跨其的正弦电压波形(或者任何其他优选电压波形)，同时操作电流注入电路36，以便将电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，由此对电流波形成形，以得到在操作循环内的链式链路转换器52的能级中的零净变化。
[0095] 图13图示链式链路转换器52用来实现链式链路转换器52的模块的电压平衡的操作。在使用中，在操作链式链路转换器52以生成跨其的电压波形的同时，每个模块的电容器56有选择地被旁路以及插入到链式链路转换器52中，使得每个模块在平衡模块的电容器56的电压电平所要求的设置的时间量遭遇低电流和高电流切换。每个模块的全桥布置使每个模块能够在被插入到链式链路转换器52的同时等量地充电和放电，并且因此变成有可能操作链式链路转换器52，以有选择地旁路每个电容器56以及将每个电容器56插入到链式链路转换器52中，以便控制链式链路转换器52的能级，以得到在操作循环内的每个模块的能级中的零净变化。
[0096] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，操作电流注入电路36，以便将电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以及操作测试下的链式链路转换器52，以生成跨其的电压波形，并且有选择地旁路每个电容器56以及将每个电容器56插入到测试下的链式链路转换器52中，以便实现测试模块的电压平衡，并且控制测试下的链式链路转换器52的能级，以得到在操作循环内的每个测试模块的能级中的零净变化。
[0097] 另外，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，能够操作测试下的链式链路转换器52，以便有选择地旁路每个电容器56以及将每个电容器56插入到测试下的链式链路转换器52中，以均衡测试模块的电流负荷。
[0098] 在使用中，交流臂转换器可对宽有源有效功率-无功功率(P-Q)操作包络进行操作。因此，链式链路转换器52必须能够不仅与大范围的有效功率流而且与大范围的无功功率流一起操作。
[0099] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，操作电流注入电路36，以生成跨对应源链式链路转换器44的双向电压波形，同时操作测试下的链式链路转换器52，以生成跨其的双向电压波形。跨源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52的电压相结合以控制跨电感器42的电压，并且由此控制注入到测试下的链式链路转换器52中的电流波形，如图14所示。所注入的电流波形可控制为超前电流或滞后电流，以创建测试无功功率条件。
[0100] 当所注入的电流波形是超前或滞后电流时，所注入的电流波形可控制成还包含在操作循环结束时的附加电流脉冲，以对链式链路转换器52进行充电或放电，以便控制测试下的链式链路转换器52的能级。图14示出在所注入的电流波形中包含附加脉冲，以实现测试下的链式链路转换器52的放电。
[0101] 图15示出合成测试电路30用来创建图14所示的测试电流和电压条件的操作的模拟模型的结果。从图15能够看到，模拟测试电流和电压条件可与图14所示的目标测试电流和电压条件比较，并且因此推断合成测试电路30能够创建测试电流和电压条件，其与实际服务中电流和电压条件(其与实际服务中无功功率条件相关)相同或极为类似。
[0102] 在使用中，可操作AAC布置的链式链路转换器52，以便从传导状态改变成非传导状态。这通过下列步骤来实现：关断每个模块的每个IGBT，以允许反并联二极管形成具有大于跨测试下的链式链路转换器52的电压波形的组合的内部电压的多个串联连接二极管整流器，以便阻挡电流在模块中流动，并且由此禁止电流在测试下的链式链路转换器52中流动，其中组合的内部电压由每个模块的电容器56来提供。
[0103] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，操作测试下的链式链路转换器52，以将其测试模块配置成形成多个串联连接二极管整流器，以便阻挡电流流经其中，并且由此禁止电流在测试下的链式链路转换器52中流动。
[0104] 当形成多个串联连接二极管整流器时，电压注入电路40能够控制成将电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中。这准许在非传导状态中的测试下的链式链路转换器52的电压测试。例如，可操作电压注入电路40，以便控制注入到测试下的链式链路转换器52(其被控制成禁止电流流经其中)中的电压波形的幅值、形状、变化率和/或时长。图16示出可注入到测试下的链式链路转换器52中的示范电压波形。
[0106] 当DC故障在DC网络中发生时，可操作AAC布置的链式链路转换器52，以便提供对流经AAC的故障电流的相反电压，并且由此将故障电流减小为零。这样做时，还要求链式链路转换器52吸收AC网络的电感中存储的任何电感能量。
[0107] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，开始操作电流注入电路36，以将过电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以便使测试下的链式链路转换器52暴露于测试过电流条件。随后，控制测试下的链式链路转换器52，以形成多个串联连接二极管整流器，以便提供相反电压，并且由此将过电流波形驱动为零，以及吸收合成测试电路30的电感中存储的任何电感能量。最后，操作电流注入电路36，以在禁止过电流波形在测试下的链式链路转换器52中流动时将正弦电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以便模拟以交流驱动电压的两个极性的DC故障电流消退。
[0108] 另外，AAC在DC故障发生期间可作为静态同步补偿器来操作。
[0109] 相应地，在合成测试电路30用来执行测试下的链式链路转换器52的电气测试期间，开始操作电流注入电路36，以将过电流波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以便使测试下的链式链路转换器52暴露于测试过电流条件。随后，控制测试下的链式链路转换器52，以形成多个串联连接二极管整流器，以便提供相反电压，并且由此将过电流波形驱动为零，以及吸收合成测试电路30的电感中存储的任何电感能量。最后，操作电流注入电路36，以便将第一正弦电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中，以及操作测试下的链式链路转换器52，以便生成跨其的第二正弦电压波形，由此将同相第一和第二正弦电压波形的幅值控制成使无功功率在电流注入电路36与测试下的链式链路转换器52之间循环。这准许与在AAC在DC故障发生期间作为静态同步补偿器来操作时由链式链路转换器52所遭遇的实际服务中电流和电压条件对应的测试电流和电压条件的模拟。
[0110] 其他电气测试可对测试下的链式链路转换器52来执行。在一个这种电气测试中，可操作同步测试电路30，以便将包含电压纹波的电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中。在另一个这种电气测试中，每个测试模块的每个模块开关54可以以注入到测试下的链式链路转换器52中的电流波形的峰值、非零、零或基本上零值和/或以注入到测试下的链式链路转换器52中的电压波形的峰值或非零值来切换，以便测试测试模块的模块开关54的软和硬电流切换能力以及硬电压切换能力。
[0111] 鉴于以上所述，因此，电流和电压注入电路36、40中的链式链路转换器44的提供以及测试下的链式链路转换器52的提供导致一种合成测试电路30，其不仅能够执行高质量电气测试，而且还具有对具有不同额定的宽范围的链式链路转换器52执行电气测试的灵活性。这是因为，每个链式链路转换器44、52使用逐步近似来生成跨其的电压波形的能力允许电流和电压注入电路36、40将变化电平的电流和电压波形注入到测试下的链式链路转换器52中，并且允许测试下的链式链路转换器52生成跨其的宽范围电压波形，以及因此使合成测试电路30能够电气测试跨大范围的额定的各种链式链路转换器52。
[0112] 另外，每个链式链路转换器44、52的模块化布置意味着，每个链式链路转换器44、52中的模块的数量能够易于按比例放大或缩小，以便将每个链式链路转换器44、52的电压能力修改成匹配测试下的链式链路转换器52的测试要求，而无需对合成测试电路30的整体设计进行显著变化。
[0113] 按照本发明的第二实施例的合成测试电路在图19中示出，并且一般通过参考数字130来表示。图19的合成测试电路的结构和操作与图1a和图1b的合成测试电路30类似，并且相似特征共用相同参考数字。
[0114] 图19的合成测试电路130与图1a和图1b的合成测试电路30的不同之处在于，电流注入电路36的源链式链路转换器44的电压额定超过电压注入电路40的源链式链路转换器44的电压额定。这允许操作电流注入电路36以便有选择地提供阻断电压，以便将电流注入电路36与电压注入电路40和测试下的链式链路转换器52隔离，因此避免对隔离开关38的需要。
[0115] 提供一种按照本发明的第三实施例的合成测试电路，其结构和操作与图1a和图1b的合成测试电路30类似，并且相似特征共用相同参考数字。
[0116] 按照本发明的第三实施例的合成测试电路与图1a和图1b的合成测试电路30的不同之处在于，在按照本发明的第三实施例的合成测试电路中，功率供应单元100与电流注入电路36的每个源模块的电容器并且与测试下的链式链路52的每个测试模块的电容器直接耦合，如图20所示。
[0117] 功率供应单元100包含整流器，其将AC功率母线连接到每个电容器，以便将电容器保持在设置电压并且抵销损耗。每个整流器的使用准许向对应的电容器供应功率以及从其中去除能量。由于每个整流器可相对于其他电容器和地工作在不同电压，所以相应的隔离变压器优选地连接在每个整流器与AC功率母线之间。
[0118] 提供一种按照本发明的第四实施例的合成测试电路，其结构和操作与图1a和图1b的合成测试电路30类似，并且相似特征共用相同参考数字。
[0119] 按照本发明的第四实施例的合成测试电路与图1a和图1b的合成测试电路30的不同之处在于，在按照本发明的第四实施例的合成测试电路中，功率供应单元102与电流注入电路36中的电流源并且与测试下的链式链路转换器52串联连接，如图21所示。
[0120] 功率供应单元102包含DC功率供应，其布置成将直流电压VDC注入到电流注入电路36中。DC功率供应还布置成准许它在将直流电压VDC注入到电流注入电路36中时传导正电流IDC。当例如要求测试下的链式链路转换器52传导正电流IDC(如图8所示)时，可要求正电流的这种流动。
[0121] 参照图21的部分(a)，功率供应单元102的DC功率供应注入直流电压VDC，其与被注入到测试下的链式链路转换器52的电流波形的直流分量IDC进行交互，以便提供将有效功率注入到合成测试电路中。操作电流注入电路36的源链式链路转换器44，以便生成具有直流电压分量的交流电压波形，其与由功率供应单元102所提供的那个相等但相反。由于功率供应单元102和源链式链路转换器44传导相同电流波形，所以从功率供应单元102所输出的功率被输入到源链式链路转换器44中。然后通过有选择地旁路源模块的电容器56以及将它们插入到源链式链路转换器44中，在它们之间同等地共享所输入的功率，使得每个电容器56接收适当量的能量，以例如补偿其相应的功率损耗。从图21能够看到，跨相应的电感器42应用的电压不受从功率供应单元102到电流注入电路36的源链式链路转换器44的功率的传递所影响。
[0122] 功率供应单元102的DC功率供应的使用可类似地应用于测试下的链式链路转换器52。更具体来说，参照图21的部分(b)，操作测试下的链式链路转换器52(而不是电流注入电路36的源链式链路转换器44)，以生成具有直流电压分量的交流电压波形，其与由功率供应单元102所提供的那个相等但相反。由于功率供应单元102和测试下的链式链路转换器52传导相同电流波形，所以从功率供应单元102所输出的功率被输入到测试下的链式链路转换器52中。然后通过有选择地旁路测试模块的电容器56以及将它们插入到测试下的链式链路转换器52中，在它们之间同等地共享所输入的功率，使得每个电容器56接收适当量的能量，以例如补偿其相应的功率损耗。
[0123] 此外，参照图21的部分(c)，功率供应单元102的DC功率供应的上述使用可同时应用于电流注入电路36的源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52。在这种情况下，操作电流注入电路36的源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52，以便生成具有相应的直流电压分量VDC1、VDC2(其总和与由功率供应单元102所提供的直流电压VDC相等但相反)的相应的交流电压波形，使得从功率供应单元102所输出的功率被输入到电流注入电路36的源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52中。
[0124] 如图21所示，功率供应单元102包含电感-电容滤波器L、C，其布置成对于由DC功率供应所注入的直流电压VDC进行滤波，以及还包含控制单元106，其编程为控制DC功率供应，以便将直流电压VDC注入到电流注入电路36和/或测试下的链式链路转换器52中。DC功率供应装置的有源控制可用来将所注入的直流电压VDC保持在预期电压，以及阻尼或抵消产生于功率供应单元102与合成测试电路的其余部分之间的交互的所注入的直流电压VDC中的至少一个低频振荡。将领会，电感-电容滤波器L、C和控制单元106是可选特征。
[0125] 提供一种按照本发明的第五实施例的合成测试电路，其结构和操作与本发明的第四实施例的合成测试电路类似，并且相似特征共用相同参考数字。
[0126] 按照本发明的第五实施例的合成测试电路与按照本发明的第四实施例的合成测试电路的不同之处在于，在按照本发明的第五实施例的合成测试电路的功率供应单元108中，DC功率供应布置成准许它在将直流电压VDC注入到电流注入电路36和/或测试下的链式链路转换器52中时传导负电流IDC，如图22所示。当例如要求测试下的链式链路转换器52传导负电流IDC(如图7所示)时，可要求负电流的这种流动。因此，由按照本发明的第五实施例的合成测试电路中的DC功率供应所注入的直流电压VDC的极性与由按照本发明的第四实施例的合成测试电路中的DC功率供应所注入的直流电压VDC相反。
[0127] 提供一种按照本发明的第六实施例的合成测试电路，其组合本发明的第四和第五实施例的合成测试电路的特征，并且相似特征共用相同参考数字。
[0128] 更具体来说，在按照本发明的第六实施例的合成测试电路中，功率供应单元110包含第一和第二DC功率供应。第一DC功率供应的结构和操作与按照本发明的第四实施例的合成测试电路的DC功率供应类似，以及第二DC功率供应的结构和操作与按照本发明的第五实施例的合成测试电路的DC功率供应类似。
[0129] 图23示意示出功率供应单元110的配置。
[0130] 第一和第二DC功率供应连接在第一与第二选择器端子112、114之间，并且通过地连接来分隔。第一DC功率供应连接在第一选择器端子112与地连接之间，以及第二DC功率供应连接在第二选择器端子114与地连接之间。第一电感-电容滤波器L、C布置成对于由第一DC功率供应所注入的直流电压VDC进行滤波，以及第二电感-电容滤波器L、C布置成对于由第二DC功率供应所注入的直流电压VDC进行滤波。
[0131] 功率供应单元110还包含选择器切换元件116，其与电流注入电路36中的电流源并且与测试下的链式链路转换器52串联连接。在使用中，控制单元106切换选择器切换元件116以连接到第一或者第二选择器端子112、114，以便将第一和第二DC功率供应中的一个接入具有电流注入电路36和测试下的链式链路转换器52的电路，并且同时将第一和第二DC功率供应的另一个切换出具有电流注入电路36和测试下的链式链路转换器52的电路。
[0132] 接入具有电流注入电路36和测试下的链式链路转换器52的电路的DC功率供应能够控制成将直流电压VDC注入到电流注入电路36和测试下的链式链路转换器52的任一个或两者中。第一DC功率供应布置成准许它在将第一直流电压VDC注入到电流注入电路36和/或测试下的链式链路转换器52中时传导正电流。第二DC功率供应布置成准许它在将第二直流电压VDC注入到电流注入电路36和/或测试下的链式链路转换器52中时传导负电流。
[0133] 按照本发明的第六实施例的合成测试电路的配置准许功率供应单元110在将要注入到测试下的链式链路转换器52中的电流波形的两种方向上有选择地对电流注入电路36的链式链路转换器和测试下的链式链路转换器52的每个电容器进行充电。
[0134] 在合成测试电路中使用相应的功率供应单元100、102、108、110准许源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52的稳定性能，以生成跨其的电压波形，因为功率供应单元100、102、108、110向源链式链路转换器44和测试下的链式链路转换器52的电容器提供隔开，以抵销因例如传导和切换损耗引起的能量损耗。实际上，功率供应单元100、102、108、110可配置成将功率注入到电流注入电路36和测试下的链式链路转换器52中，以便整体上抵销合成测试电路中的功率损耗，这将会及时地引起链式链路转换器44、52的电容器的放电。
[0135] 将领会，图20至图23所示的功率供应单元100、102、108、110可适用于本发明的其他实施例。
[0136] 在本发明的其他实施例中，设想电流注入电路36可包含多个并联连接电流源。电流注入电路36中的并联连接电流源的数量可改变成适配电流注入电路36的电流能力应用与测试下的链式链路转换器52的电流额定和测试电流条件的相容性。
[0137] 将领会，本说明书所述的链式链路转换器52的上述类型和链式链路转换器52的上述示范应用只是选择成图示本发明的工作。相应地，还将领会，本发明意图扩展到合成测试电路30、130与其他类型的链式链路转换器52(其可用于并不局限于HVDC功率传输领域的其他类型的功率应用)一起使用。
[0138] 还将领会，本说明书所述的电压和电流波形的电气测试和形状只是选择成图示本发明的工作。相应地，还将领会，电压和电流波形的其他电气测试和其他形状可与按照本发明的合成测试电路30、130一起使用。
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