專利名稱：用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及ー種用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
如今以晶閘管串聯(lián)技術(shù)為基礎(chǔ)的高壓直流輸電技術(shù)在世界范圍內(nèi)快速發(fā)展，特別是在我國地域廣闊、一次能源分布不均衡大背景中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，在大容量、遠(yuǎn)距離輸電及大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)方面展現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)勢，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著直流輸電電壓、輸送容量的進(jìn)ー步提高，直流輸電系統(tǒng)在電網(wǎng)中扮演的角色愈發(fā)重要，其安全可靠性的意義變尤為突出。直流換流閥，作為直流輸電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，保證其運(yùn)行安全可靠性顯得首當(dāng)其中。因此，直流換流閥在生產(chǎn)過程中就應(yīng)該切實(shí)注意考核用于組裝的各元部件性能，確認(rèn)各部件能夠滿足實(shí)際運(yùn)行時要求，保證生產(chǎn)質(zhì)量。阻尼回路在晶閘管閥中起著動態(tài)均壓的作用，其中的阻尼電阻便是直流換流閥關(guān)鍵元部件之一。在工作中，阻尼電阻會頻繁受到脈沖電流的沖擊，因此其經(jīng)受脈沖功率的能カ是其重要考核的特性。由于晶閘管閥電壓高，電流大，在實(shí)際エ況中檢驗(yàn)阻尼電阻的性能，所需試驗(yàn)設(shè)備成本高，建設(shè)難度大，經(jīng)濟(jì)性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供ー種用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置及控制方法。本發(fā)明提供ー種用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置，其改進(jìn)之處在于，所述試驗(yàn)裝置包括電源電路、諧振電路、升壓整流電路、阻尼電容C、電阻Rl和晶閘管；所述電源為所述試驗(yàn)裝置供電；所述諧振電路將電壓轉(zhuǎn)化為諧振電流后傳給所述升壓整流電路進(jìn)行整流，整流后的電流對阻尼電容C充電，當(dāng)阻尼電容C達(dá)到設(shè)定的電壓等級后觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通對電阻Rl進(jìn)行試驗(yàn)。其中，所述電源電路包括三相交流電源和三相不可控整流電路；所述三相交流電源通過所述三相不可控整流電路整流。其中，所述諧振電路包括逆變電路、諧振電感k和諧振電容(；；所述逆變電路輸入端與所述三相不可控整流電路輸出端連接，所述逆變電路輸出端通過串聯(lián)的諧振電感k和諧振電容(；與所述升壓整流電路連接。其中，所述升壓整流電路包括變壓器和整流電路；所述變壓器副邊與所述整流電路輸入端連接，所述變壓器原邊與所述串聯(lián)的諧振電感和諧振電容(；連接；所述整流電路的輸出端與串聯(lián)的阻尼電容C和電阻Rl并聯(lián)。其中，所述阻尼電容C與電阻Rl串聯(lián)后與晶閘管并聯(lián)。其中，所述逆變電路為H橋結(jié)構(gòu)，每個橋臂包括上下兩個IGBT模塊，每個IGBT模 塊包括反并聯(lián)的IGBT和ニ極管。
其中，所述整流電路為全橋整流電路。其中，所述三相不可控整流電路輸出端并聯(lián)設(shè)置電容Cd，所述電容Cd與所述逆變電路并聯(lián)。其中，所述試驗(yàn)裝置包括電阻R2和電阻R3，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后與所述
晶閘管并聯(lián)。本發(fā)明基于另一目的提供的一種基于上述試驗(yàn)裝置的控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述控制方法包括如下步驟(I)所述電源為所述試驗(yàn)裝置充電，所述阻尼電容C充電；(2)控制電路接收到電壓采集反饋信號，閉鎖所述諧振電路； (3)經(jīng)過ts秒后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通信號。其中，如需對電阻進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號經(jīng)過td秒后，控制電路觸發(fā)所述諧振電路，并進(jìn)行步驟(2)控制電路接收到電壓采集反饋信號，閉鎖所述諧振電路和步驟(3)經(jīng)過ts秒后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號的操作。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明等效模擬阻尼電阻在實(shí)際エ況承受的電流沖擊和消耗的功率，該試驗(yàn)裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，操控便捷，參數(shù)調(diào)節(jié)方便，能夠滿足穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的試驗(yàn)要求。本發(fā)明諧振電流正弦化，處于斷續(xù)模式，具有零電流開通和關(guān)斷的軟開關(guān)特性，開關(guān)損耗大大降低，裝置效率高；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)較高的重復(fù)頻率，以及運(yùn)行中頻率的切換。


圖I為本發(fā)明提供的試驗(yàn)裝置電路拓?fù)鋱D。圖2為本發(fā)明提供的試驗(yàn)中阻尼電容C兩端電壓波形圖。圖3為本發(fā)明提供的暫態(tài)過程中阻尼電容C兩端電壓波形圖。圖4為本發(fā)明提供的諧振電流波形。圖5為本發(fā)明提供的脈沖電流波形。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。如圖I所示，為本發(fā)明提供的電路拓?fù)鋱D。試驗(yàn)裝置包括電源電路、諧振電路、升壓整流電路、阻尼電容C、電阻Rl和晶閘管； 電源電路為整個試驗(yàn)裝置供電；諧振電路將電壓轉(zhuǎn)化為諧振電流后傳給高壓升壓整流電路進(jìn)行整流，整流后的電流對阻尼電容C充電，當(dāng)阻尼電容C到達(dá)設(shè)定的電壓等級后，通過觸發(fā)晶閘管的導(dǎo)通對電阻Rl進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明的電源為三相交流電源。電源電路包括三相交流電源和三相不可控整流電路，其三相不可控整流電路將三相交流電整流并輸出。本發(fā)明的諧振電路為串聯(lián)諧振電路；包括逆變電路和串聯(lián)的諧振電感k和諧振電容(；；逆變電路輸入端與三相不可控整流電路輸出端連接；逆變電路輸出端其一端通過串聯(lián)的諧振電感和諧振電容與升壓整流電路中的變壓器原邊一端連接，其另一端直接與變壓器原邊另一端連接。諧振逆變電路為H橋結(jié)構(gòu)，每個橋臂包括上下兩個IGBT模塊，每個IGBT模塊包括反并聯(lián)的IGBT和ニ極管。諧振電路產(chǎn)生諧振電流，其諧振電流波形如圖4所示。其幅值基本保持穩(wěn)定，有效值取決于三相輸入電壓、諧振參數(shù)和開關(guān)頻率與諧振頻率的比值。當(dāng)保持上述參數(shù)不變時，經(jīng)過高壓升壓器和整流電路，就能實(shí)現(xiàn)以恒定電流的方式對晶閘管級兩端阻尼電容C充電，直到設(shè)定的電壓等級。
本發(fā)明設(shè)置一個電容Cd，其并聯(lián)在三相不可控整流電路和逆變電路之間，三相交流電壓經(jīng)過整流橋轉(zhuǎn)化直流電壓給電容Cd充電，該電容Cd起到一個支撐電壓的作用。這樣，三相不可控整流橋部分就可等效為ー個恒壓源，給逆變電路供電。本發(fā)明的升壓整流電路包括變壓器和整流電路；變壓器副邊與整流電路輸入端連接，整流電路的輸出端分別與晶閘管和串聯(lián)的阻尼電容C和電阻Rl并聯(lián)。變壓器原邊與諧振的逆變電路輸出端連接。其中整流電路為全橋整流電路。本發(fā)明的阻尼電容C與電阻Rl串聯(lián)后和晶閘管并聯(lián)。優(yōu)選的，為了檢測電路中的電壓，本發(fā)明在晶閘管的兩端并聯(lián)兩個串聯(lián)的電阻R2和R3。其電阻R2和R3的阻值為幾十千歐姆。對于本發(fā)明的試驗(yàn)裝置，本發(fā)明提供了ー種用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置的控制方法。其步驟包括(I)所述電源為所述試驗(yàn)裝置充電，所述阻尼電容C充電；試驗(yàn)時，電源電路先給電容Cd充電后通過逆變電路逆變后通過LC電路產(chǎn)生高頻的類似正弦的穩(wěn)態(tài)的諧振電流，諧振電流經(jīng)過升壓整流電路后轉(zhuǎn)化為恒定的電流輸出，給阻尼電容C充電；(2)控制電路接收到電壓采集反饋信號，閉鎖所述諧振電路；阻尼電容C兩端的電壓將隨時間呈現(xiàn)線性增長，經(jīng)過充電時間t。，達(dá)到設(shè)定的的電壓等級后，控制電路接收到電阻R2和R3之間電壓采集反饋信號，控制電路發(fā)出控制信號閉鎖諧振電路中的開關(guān)器件IGBT模塊，使得其停止對試品電路充電；(3)經(jīng)過ts秒后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通信號；在電容充完電停頓ー小段時間ts后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號，晶閘管導(dǎo)通，阻尼電容C儲存能量通過電阻Rl放電，產(chǎn)生一個脈沖功率，流經(jīng)電阻的電流波形如圖5。電阻Rl將承受一次與實(shí)際エ況相符的脈沖沖擊。實(shí)際運(yùn)行中，ー個周期內(nèi)，阻尼電阻將會承受多次脈沖沖擊，為了滿足試驗(yàn)的等效性，試驗(yàn)裝置需要可以實(shí)現(xiàn)對阻尼電容的重復(fù)充電。當(dāng)控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號，延遲一段時間td后，保證晶閘管恢復(fù)關(guān)斷之后，控制電路將會重新發(fā)出控制信號觸發(fā)諧振電路中開關(guān)器件，試驗(yàn)裝置將恢復(fù)充電，重復(fù)步驟(2)和步驟(3)過程。阻尼電容兩端的電壓波形如圖2所示，依據(jù)上述的三個時間參數(shù)才可以實(shí)現(xiàn)對阻尼電阻穩(wěn)態(tài)脈沖功率的模擬，從而考核其性能。換流閥在實(shí)際運(yùn)行中會經(jīng)歷暫態(tài)エ況，當(dāng)電阻Rl遭受暫態(tài)過程時，脈沖功率將急劇增大，持續(xù)較短的一段時間，針對暫態(tài)沖擊下電阻Rl脈沖功率性能的考核，可以通過縮短晶閘管觸發(fā)后延遲時間td，較大的提高重復(fù)頻率，在承受與暫態(tài)過程中相當(dāng)?shù)拿}沖功率后，又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的試驗(yàn)頻率的試驗(yàn)方法來進(jìn)行模擬，暫態(tài)過程中阻尼電容C兩端電壓波形圖如圖3所示。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置包括電源電路、諧振電路、升壓整流電路、阻尼電容C、電阻Rl和晶閘管； 所述電源電路為所述試驗(yàn)裝置供電；所述諧振電路將電壓轉(zhuǎn)化為諧振電流后傳給所述升壓整流電路進(jìn)行整流，整流后的電流對阻尼電容C充電，達(dá)到設(shè)定的電壓等級后觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通對電阻Rl進(jìn)行試驗(yàn)。
2.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電源電路包括三相交流電源和三相不可控整流電路；所述三相交流電源通過所述三相不可控整流電路整流。
3.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述諧振電路包括逆變電路、諧振電感Lr和諧振電容(；；所述逆變電路輸入端與所述三相不可控整流電路輸出端連接，所述逆變電路輸出端通過串聯(lián)的諧振電感k和諧振電容(；與所述升壓整流電路連接。
4.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述升壓整流電路包括變壓器和整流電路；所述變壓器副邊與所述整流電路輸入端連接，所述變壓器原邊與所述串聯(lián)的諧振電感和諧振電容(；連接；所述整流電路的輸出端與串聯(lián)的阻尼電容C和電阻Rl并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述阻尼電容C與電阻Rl串聯(lián)后與晶閘管并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述逆變電路為H橋結(jié)構(gòu)，每個橋臂包括上下兩個IGBT模塊，每個IGBT模塊包括反并聯(lián)的IGBT和ニ極管。
7.如權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述整流電路為全橋整流電路。
8.如權(quán)利要求2或3任一所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三相不可控整流電路輸出端并聯(lián)設(shè)置電容Cd，所述電容Cd與所述逆變電路并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求I所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置包括電阻R2和電阻R3，所述電阻R2和電阻R3串聯(lián)后與所述晶閘管并聯(lián)。
10.基于權(quán)利要求I所述試驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟 (1)所述電源為所述試驗(yàn)裝置充電，所述阻尼電容C充電； (2)控制電路接收到電壓采集反饋信號，閉鎖所述諧振電路； (3)經(jīng)過ts秒后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通信號。
11.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，如需對電阻進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號經(jīng)過td秒后，控制電路觸發(fā)所述諧振電路，并進(jìn)行步驟(2)控制電路接收到電壓采集反饋信號，閉鎖所述諧振電路和步驟⑶經(jīng)過ts秒后，控制電路發(fā)出晶閘管觸發(fā)信號的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測高壓直流輸電換流閥電阻的試驗(yàn)裝置，包括電源電路、諧振電路、升壓整流電路、阻尼電容C、電阻R1和晶閘管；電源電路為整個裝置供電；諧振電路將電壓轉(zhuǎn)化為諧振電流后傳給升壓整流電路進(jìn)行整流，整流后輸出電流對阻尼電容C充電，在適當(dāng)時刻觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通對電阻R1進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明等效模擬阻尼電阻在實(shí)際工況承受的電流沖擊和消耗的功率，該試驗(yàn)裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，操控便捷，參數(shù)調(diào)節(jié)方便，能夠滿足穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的試驗(yàn)要求。本發(fā)明諧振電流正弦化，處于斷續(xù)模式，具有零電流開通和關(guān)斷的軟開關(guān)特性，開關(guān)損耗大大降低，裝置效率高；并且本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)較高的重復(fù)頻率，以及運(yùn)行中頻率的切換。
文檔編號G01R31/00GK102645594SQ20121008578
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者周萬迪, 曹均正, 高沖 申請人:中電普瑞電力工程有限公司