本申請涉及高電壓設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種參數(shù)可調(diào)的沖擊電壓發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

我國國土遼闊，能源分布卻極不平衡。例如，三分之二的煤炭資源集中在內(nèi)蒙古、山西等地區(qū)，三分之二的水利資源分布在西北、西南地區(qū)，而電力消費(fèi)中心卻集中在東部、南部和中部地區(qū)，電力的生產(chǎn)與消費(fèi)呈逆向分布。這意味著我國需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高電壓、大容量的輸電工程建設(shè)，將電力能源從生產(chǎn)地送往負(fù)荷中心。

目前，長距離、大容量的電力輸送過程中，基于晶閘管換流閥的高壓直流輸電是首選方案，高壓直流輸電換流閥是高壓直流輸電工程的核心設(shè)備。換流閥各閥臂由一定數(shù)量的晶閘管級串聯(lián)組成，換流閥運(yùn)行過程中容易遭受沖擊電壓，當(dāng)沖擊電壓幅值高于晶閘管級耐受電壓時，晶閘管控制單元應(yīng)保護(hù)觸發(fā)晶閘管；同時，由于晶閘管反向恢復(fù)期間耐受沖擊電壓能力有限，晶閘管控制單元應(yīng)具備反向恢復(fù)期保護(hù)能力。為檢測晶閘管控制單元沖擊電壓保護(hù)功能和反向恢復(fù)期的耐受功能，在換流閥試驗(yàn)前，應(yīng)對晶閘管級進(jìn)行晶閘管控制單元沖擊電壓保護(hù)功能測試試驗(yàn)和反向恢復(fù)期保護(hù)功能測試試驗(yàn)。由于這兩項(xiàng)試驗(yàn)要求對晶閘管級施加的沖擊電壓幅值、波頭時間和電壓變化率均相差甚大，且由于不同直流輸電換流閥的工程設(shè)計參數(shù)差異較大，這就要求用于試驗(yàn)的沖擊電壓發(fā)生裝置輸出的沖擊電壓參數(shù)可調(diào)。

然而，現(xiàn)有的單一參數(shù)的沖擊電壓發(fā)生裝置難以對不同換流閥中的晶閘管級進(jìn)行沖擊電壓保護(hù)功能測試試驗(yàn)和反向恢復(fù)期保護(hù)功能測試試驗(yàn)。部分沖擊電壓發(fā)生裝置雖然參數(shù)可調(diào)，但需手動更換調(diào)波電阻和調(diào)波電容，自動化程度低，穩(wěn)定性和兼容性較差，難以滿足工程實(shí)際要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請的目的是為了解決現(xiàn)有沖擊電壓發(fā)生裝置在調(diào)節(jié)參數(shù)時存在的自動化程度低、穩(wěn)定性和兼容性較差的問題。

為此，本申請?zhí)峁┝艘环N參數(shù)可調(diào)的沖擊電壓發(fā)生裝置，包括充電系統(tǒng)、與所述充電系統(tǒng)連接的沖擊主回路、其特征在于，還包括控制系統(tǒng)，

所述沖擊主回路包括充電分壓器VD₁、充電電容C₁、保護(hù)電阻R_P、波頭電阻R₁、電力電子開關(guān)S₁、RLC串聯(lián)諧振電路、沖擊分壓器VD₂；

所述充電分壓器VD₁的輸入端與充電電容C₁連接，采集所述充電電容C₁的充電電壓；所述充電電容C₁的兩端與所述充電系統(tǒng)中全橋整流電路D₁的s端、t端連接，所述充電電容C₁與保護(hù)電阻R_P并聯(lián)；所述波頭電阻R₁、電力電子開關(guān)S₁、RLC串聯(lián)諧振電路依次連接并與所述保護(hù)電阻R_P形成一串聯(lián)回路；所述沖擊分壓器VD₂的輸入端采集所述RLC串聯(lián)諧振電路兩端的電壓；

所述控制系統(tǒng)包括依次連接的電壓檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD控制單元、信號放大電路，所述信號放大電路分別與繼電器切換電路、脈沖變壓器連接；所述CPLD控制單元通過通信接口還連接有控制終端；

所述電壓檢測電路的輸入端分別與所述充電分壓器VD₁、沖擊分壓器VD₂的輸出端連接，用于實(shí)時測量充電電容C₁的充電電壓、沖擊電壓發(fā)生裝置的沖擊電壓；所述繼電器切換電路與所述RLC串聯(lián)諧振電路連接；所述脈沖變壓器輸出端分別與所述電力電子開關(guān)S₁、所述充電系統(tǒng)中的電力電子開關(guān)S₂的觸發(fā)極連接。

進(jìn)一步地，所述充電系統(tǒng)包括交流電源、電力電子開關(guān)S₂、變壓器T、全橋整流電路D₁；所述變壓器T的輸入端與交流電源及電力電子開關(guān)S₂串聯(lián)，所述變壓器T的輸出端與所述全橋整流電路D₁的m端、n端連接。

進(jìn)一步地，所述RLC串聯(lián)諧振電路電路包括由調(diào)波電感L、高壓繼電器K₁、調(diào)波電容C₂、調(diào)波電阻R₂連接組成的第一串聯(lián)諧振電路；還包括由調(diào)波電感L、高壓繼電器K₂、調(diào)波電容C₃、調(diào)波電阻R₃連接組成的第二串聯(lián)諧振電路；所述沖擊分壓器VD₂的輸入端分別與所述第一串聯(lián)諧振電路、第二串聯(lián)諧振電路并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述繼電器切換電路通過高壓繼電器K₁與第一串聯(lián)諧振電路連接，所述繼電器切換電路通過高壓繼電器K₂與第二串聯(lián)諧振電路連接。

進(jìn)一步地，所述控制終端為人機(jī)界面裝置，所述CPLD控制單元通過通信接口與所述人機(jī)界面裝置連接。

進(jìn)一步地，所述充電電容C₁、調(diào)波電容C₂、調(diào)波電容C₃均為脈沖電容器；所述保護(hù)電阻R_P為高壓玻璃釉電阻，所述波頭電阻R₁、調(diào)波電阻R₂、調(diào)波電阻R₃均為高壓大功率雙線對繞無感電阻；所述充電分壓器VD₁、沖擊分壓器VD₂均為電阻分壓器，且所述電阻分壓器的電阻為金屬膜無感電阻。

進(jìn)一步地，所述電力電子開關(guān)S₁為高壓電力電子開關(guān)，由晶閘管串聯(lián)組成；所述電力電子開關(guān)S₂為低壓可控硅開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述變壓器T為R型變壓器，所述變壓器T的原邊輸入電壓為220V。

進(jìn)一步地，所述調(diào)波電感L包括調(diào)波電感L₁、調(diào)波電感L₂，所述調(diào)波電感L₁與調(diào)波電感L₂串聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，所述調(diào)波電感L₁為漆包線繞空心電感，且電感骨架采用聚四氟乙烯材料制成。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括以下有益效果：該沖擊電壓發(fā)生裝置，裝置操作者通過控制終端選擇需要閉合的高壓繼電器，通過通信接口向CPLD控制單元傳輸閉合指令，CPLD控制單元根據(jù)接收到的閉合指令通過信號放大電路向繼電器切換電路發(fā)出閉合信號，繼電器切換電路向?qū)?yīng)的高壓繼電器施加閉合信號，對應(yīng)高壓繼電器閉合，該沖擊電壓發(fā)生裝置完成參數(shù)調(diào)節(jié)，可施加沖擊脈沖，通過閉合不同的高壓繼電器選擇不同的調(diào)波電容和電阻，可調(diào)節(jié)沖擊電壓波頭時間和波形陡度。該沖擊電壓發(fā)生裝置，CPLD控制單元通過控制電力電子開關(guān)S₂每個工頻周期導(dǎo)通時刻和導(dǎo)通時間的寬度調(diào)節(jié)充電速度和充電電壓幅值，實(shí)現(xiàn)沖擊電壓幅值和電壓變化靈活率的調(diào)節(jié)。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實(shí)施例提供的一種參數(shù)可調(diào)的沖擊電壓發(fā)生裝置的充電系統(tǒng)和沖擊主回路的電路圖；

圖2為本申請實(shí)施例提供的一種參數(shù)可調(diào)的沖擊電壓發(fā)生裝置的控制系統(tǒng)的連接框圖。

具體實(shí)施方式

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本申請的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本申請的原理。

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

實(shí)施例1：

參見圖1所示，為本申請實(shí)施例提供的一種參數(shù)可調(diào)的沖擊電壓發(fā)生裝置的充電系統(tǒng)和沖擊主回路的電路圖，包括充電系統(tǒng)、與所述充電系統(tǒng)連接的沖擊主回路、控制系統(tǒng)，

所述沖擊主回路包括充電分壓器VD₁、充電電容C₁、保護(hù)電阻R_P、波頭電阻R₁、電力電子開關(guān)S₁、RLC串聯(lián)諧振電路、沖擊分壓器VD₂；

所述充電分壓器VD₁的輸入端與充電電容C₁連接，采集所述充電電容C₁的充電電壓；

所述充電電容C₁的兩端與所述充電系統(tǒng)中全橋整流電路D₁的s端、t端連接，所述充電電容C₁與保護(hù)電阻R_P并聯(lián)；所述波頭電阻R₁、電力電子開關(guān)S₁、RLC串聯(lián)諧振電路依次連接并與所述保護(hù)電阻R_P形成一串聯(lián)回路；所述沖擊分壓器VD₂的輸入端采集所述RLC串聯(lián)諧振電路兩端的電壓；

所述控制系統(tǒng)包括依次連接的電壓檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPLD控制單元、信號放大電路，所述信號放大電路分別與繼電器切換電路、脈沖變壓器連接；所述CPLD控制單元通過通信接口還連接有控制終端；

所述電壓檢測電路的輸入端分別與所述充電分壓器VD₁、沖擊分壓器VD₂的輸出端連接；所述繼電器切換電路與所述RLC串聯(lián)諧振電路連接；所述脈沖變壓器輸出端分別與所述電力電子開關(guān)S₁、所述充電系統(tǒng)中的電力電子開關(guān)S₂的觸發(fā)極連接。

可選地，所述充電系統(tǒng)包括交流電源、電力電子開關(guān)S₂、變壓器T、全橋整流電路D₁；所述變壓器T的輸入端與交流電源及電力電子開關(guān)S₂串聯(lián)，所述變壓器T的輸出端與所述全橋整流電路D₁的m端、n端連接。

可選地，所述RLC串聯(lián)諧振電路電路包括由調(diào)波電感L、高壓繼電器K₁、調(diào)波電容C₂、調(diào)波電阻R₂連接組成的第一串聯(lián)諧振電路；還包括由調(diào)波電感L、高壓繼電器K₂、調(diào)波電容C₃、調(diào)波電阻R₃連接組成的第二串聯(lián)諧振電路；所述沖擊分壓器VD₂的輸入端分別與所述第一串聯(lián)諧振電路、第二串聯(lián)諧振電路并聯(lián)。

可選地，所述繼電器切換電路通過高壓繼電器K₁與第一串聯(lián)諧振電路連接，所述繼電器切換電路通過高壓繼電器K₂與第二串聯(lián)諧振電路連接。

可選地，所述控制終端為人機(jī)界面裝置，所述CPLD控制單元通過通信接口與所述人機(jī)界面裝置連接。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，可選地，所述充電電容C₁、調(diào)波電容C₂、調(diào)波電容C₃均為脈沖電容器；所述保護(hù)電阻R_P為高壓玻璃釉電阻，所述波頭電阻R₁、調(diào)波電阻R₂、調(diào)波電阻R₃均為高壓大功率雙線對繞無感電阻；所述充電分壓器VD₁、沖擊分壓器VD₂均為電阻分壓器，且所述電阻分壓器的電阻為金屬膜無感電阻。

可選地，所述電力電子開關(guān)S₁為高壓電力電子開關(guān)，由晶閘管串聯(lián)組成；所述電力電子開關(guān)S₂為低壓可控硅開關(guān)。

可選地，所述變壓器T為R型變壓器，所述變壓器T的原邊輸入電壓為220V。

可選地，所述調(diào)波電感L包括調(diào)波電感L₁、調(diào)波電感L₂，所述調(diào)波電感L₁與調(diào)波電感L₂串聯(lián)連接。

可選地，所述調(diào)波電感L₁為漆包線繞空心電感，且電感骨架采用聚四氟乙烯材料制成。

本申請?zhí)峁┑臎_擊電壓發(fā)生裝置，控制系統(tǒng)中電壓檢測電路的輸入端與充電分壓器VD₁、沖擊分壓器VD₂的低壓輸出端連接，可以實(shí)時測量充電電容電壓和沖擊電壓；控制系統(tǒng)中的繼電器切換電路分別通過高壓繼電器K₁與第一串聯(lián)諧振電路連接，通過高壓繼電器K₂與第二串聯(lián)諧振電路連接，操作者在人機(jī)界面裝置的操作界面選擇需要閉合的高壓繼電器，操作界面在接收到閉合高壓繼電器的指令后，通過通信接口向CPLD控制單元傳輸閉合指令，CPLD控制單元根據(jù)閉合指令通過信號放大電路向繼電器切換電路發(fā)出閉合信號，繼電器切換電路向相應(yīng)的高壓繼電器施加閉合信號，對應(yīng)的高壓繼電器閉合，在施加沖擊脈沖后，通過閉合不同的高壓繼電器選擇不同的調(diào)波電容和調(diào)波電阻，實(shí)現(xiàn)對沖擊電壓波頭時間和波形陡度的調(diào)節(jié)，沖擊電壓發(fā)生裝置從而完成部分參數(shù)調(diào)節(jié)。

控制系統(tǒng)中脈沖變壓器的輸出端分別與所述充電系統(tǒng)中的低壓可控硅開關(guān)S₂的觸發(fā)極、所述高壓電力電子開關(guān)S₁的觸發(fā)極連接。操作者在人機(jī)界面裝置的操作界面輸入預(yù)設(shè)充電電壓幅值和啟動指令，操作界面在接收到所述指令后，通過通信接口向CPLD控制單元傳輸操作信號，CPLD控制單元根據(jù)接收到的操作信號后，發(fā)出觸發(fā)信號，信號放大電路將所述觸發(fā)信號進(jìn)行放大并施加給脈沖變壓器，脈沖變壓器的原邊在接收到觸發(fā)信號后，經(jīng)所述脈沖變壓器的轉(zhuǎn)換，副邊向所述低壓可控硅開關(guān)S₂輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)低壓可控硅開關(guān)S₂導(dǎo)通，R型變壓器開始向充電電容C₁充電。所述CPLD控制單元通過控制低壓可控硅開關(guān)S₂的導(dǎo)通和斷開向充電電容C₁充電，通過控制可控硅開關(guān)S₂每個工頻周期導(dǎo)通時刻和導(dǎo)通時間的寬度調(diào)節(jié)充電速度和充電電壓幅值；充電分壓器VD₁實(shí)時采集充電電容C₁的電壓，充電電容C₁的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)充電電壓幅值時，CPLD控制單元不再發(fā)出觸發(fā)信號，低壓可控硅開關(guān)S₂斷開，充電電容C₁完成充電。

控制系統(tǒng)中的CPLD控制單元判斷充電電容C₁充電完成后，操作者在人機(jī)界面裝置的操作界面施加沖擊電壓指令，操作界面在接收到施加沖擊電壓的指令后，發(fā)出觸發(fā)信號，所述觸發(fā)信號經(jīng)信號放大電路處理后被施加給脈沖變壓器，脈沖變壓器的原邊在接收到上述觸發(fā)信號后，經(jīng)所述脈沖變壓器的轉(zhuǎn)換，副邊向所述高壓電力電子開關(guān)S₁輸出觸發(fā)脈沖信號，觸發(fā)高壓電力電子開關(guān)S₁導(dǎo)通，沖擊主回路輸出沖擊電壓。

以上所述僅是本申請的具體實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本申請的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。