超、特高壓直流輸電tcu結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括輸入配電單元、濾波模塊、工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發(fā)生器、高壓繼電器、輸出手柄、高壓測(cè)量分壓器、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，光電通訊模塊和計(jì)算機(jī)；將電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)使各分系統(tǒng)相互配合進(jìn)行晶閘管級(jí)的試驗(yàn)檢測(cè)，該試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定，試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件中晶閘管級(jí)測(cè)試項(xiàng)目的需求，通過(guò)合成回路的方式大大提升工作效率，填補(bǔ)了高壓直流輸電換流閥晶閘管級(jí)測(cè)試技術(shù)的空白。
【專利說(shuō)明】
超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超、特高壓直流輸電用換流閥電氣試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源供求分布不均，遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸電的高壓直流輸電技術(shù)在我國(guó)電力傳輸中發(fā)揮著重要作用，基于功率半導(dǎo)體器件晶閘管的高壓直流輸電技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]換流閥是高壓直流輸電的核心設(shè)備，晶閘管級(jí)單元是換流閥中的基本結(jié)構(gòu)單元，為了保證換流閥運(yùn)行可靠性，確保晶閘管及其輔助設(shè)備電氣特性及其功能正常，在直流輸電工程投入運(yùn)行前和檢修維護(hù)時(shí)期，晶閘管級(jí)的檢測(cè)是必須進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。然而實(shí)際工程中晶閘管級(jí)數(shù)量龐大，針對(duì)晶閘管級(jí)的試驗(yàn)項(xiàng)目頗多，目前采用分離試驗(yàn)的方式，工作量巨大，國(guó)內(nèi)沒(méi)有針對(duì)晶閘管級(jí)的綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)便攜且高效的可用于高壓直流輸電換流閥晶閘管級(jí)測(cè)試系統(tǒng)顯得尤為急迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種超、特高壓直流輸電工程用TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)的試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括輸入配電單元、濾波模塊、工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發(fā)生器、高壓繼電器、輸出手柄、高壓測(cè)量分壓器、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，光電通訊模塊、計(jì)算機(jī)；
[0007]輸入配電單元用于220VAC市電輸入，輸入配電單元與濾波模塊，濾波模塊分別與工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊以及高頻正弦發(fā)生器相連，實(shí)現(xiàn)電磁干擾的過(guò)濾；
[0008]工頻電源模塊與高壓繼電器一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)相連，實(shí)現(xiàn)工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊與高壓繼電器另一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)相連，用于產(chǎn)生高壓脈沖的；高頻正弦發(fā)生器與高壓繼電器常閉觸點(diǎn)相連，用于產(chǎn)生高頻低電壓;高壓繼電器用于工頻電源模塊、高壓沖擊電源模塊、高頻正弦波發(fā)生器之間的時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管級(jí)試品施加不同類型的電壓波形；
[0009]輸出手柄一端與高壓繼電器公共端相連，輸出手柄另一端與晶閘管級(jí)試品相連，輸出手柄用于連接晶閘管級(jí)試品與電源模塊；
[0010]高壓測(cè)量分壓器包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器，其高壓端分別與高壓沖擊電源和高壓繼電器公共端相連，其低壓端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電壓的測(cè)量和控制；
[0011]檢測(cè)及控制系統(tǒng)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號(hào)測(cè)量，數(shù)據(jù)采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測(cè)量與檢測(cè)、工頻電壓的測(cè)量與檢測(cè)、沖擊電壓的測(cè)量與檢測(cè)，以及回路電流的測(cè)量與檢測(cè)；
[0012]光電通訊模塊一端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)相連，另一端與晶閘管級(jí)試品的光纖接口相連，實(shí)現(xiàn)與晶閘管級(jí)試品的光通訊；
[0013]計(jì)算機(jī)與檢測(cè)及控制系統(tǒng)連接通訊。
[0014]進(jìn)一步，所述工頻電源模塊包括過(guò)零檢測(cè)電路、由IGBT或MOSFET組成的電子開(kāi)關(guān)、原副邊耐壓水平超過(guò)1kV的工頻變壓器以及變壓器原邊側(cè)的限流電阻。
[0015]進(jìn)一步，所述高壓沖擊電源模塊包括高壓脈沖電容、IGBT電子開(kāi)關(guān)和保護(hù)開(kāi)關(guān)；
[0016]高壓脈沖電容輸入端依次與高頻升壓變壓器和整流模塊連接，通過(guò)高頻升壓變壓器和整流模塊充電；高壓脈沖電容輸出端輸出經(jīng)串聯(lián)IGBT電子開(kāi)關(guān)與波形參數(shù)調(diào)整模塊連接，波形參數(shù)調(diào)整模塊與高壓沖擊極性切換模塊連接，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)極性高壓沖擊波形的切換;保護(hù)開(kāi)關(guān)連接在高壓沖擊極性切換模塊輸出端與高壓脈沖電容輸出端之間，在高壓試驗(yàn)結(jié)束后或試驗(yàn)失敗時(shí)，實(shí)現(xiàn)高壓脈沖電容與試品電容殘余能量的釋放。
[0017]進(jìn)一步，所述高頻正弦發(fā)生器由ARM控制器、D/A轉(zhuǎn)換器和濾波電路組成，以產(chǎn)生頻率最高達(dá)120kHz的正弦波。
[0018]進(jìn)一步，所述高壓測(cè)量分壓器采用電阻分壓器。
[0019]進(jìn)一步，所述計(jì)算機(jī)通過(guò)與檢測(cè)及控制系統(tǒng)連接通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。
[0020]進(jìn)一步，所述高壓沖擊極性切換模塊由兩組高壓繼電器組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)采用串聯(lián)晶閘管組組成。
[0021]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)使各分系統(tǒng)相互配合進(jìn)行晶閘管級(jí)的試驗(yàn)檢測(cè)，該試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定，試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件中晶閘管級(jí)測(cè)試項(xiàng)目的需求，通過(guò)合成回路的方式大大提升工作效率，填補(bǔ)了高壓直流輸電換流閥晶閘管級(jí)測(cè)試技術(shù)的空白。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥中晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖
[0023]圖2為圖1工頻電源模塊的結(jié)構(gòu)原理框圖
[0024]圖3為圖1高壓沖擊電源模塊的結(jié)構(gòu)原理框圖
[0025]圖4為圖1高頻正弦發(fā)生器的結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。特別聲明，以下的描述本質(zhì)上只是起到了宏觀解釋和實(shí)例說(shuō)明的作用，絕不對(duì)本公開(kāi)及其應(yīng)用或使用進(jìn)行任何限制。除非另外特別說(shuō)明，否則，在實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置并不限制本公開(kāi)的范圍。另夕卜，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和裝置可能不被詳細(xì)討論，但在適當(dāng)?shù)那闆r下意在成為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明公開(kāi)了一種超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)；
[0028]圖1為超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖，所述系統(tǒng)包括輸入配電單元1、濾波模塊2、工頻電源模塊3、高壓沖擊電源模塊4、高頻正弦波發(fā)生器5、高壓繼電器6、輸出手柄7、高壓測(cè)量分壓器8、檢測(cè)及控制系統(tǒng)9，光電通訊模塊10、帶藍(lán)牙功能的筆記本計(jì)算機(jī)11;
[0029]輸入配電單元I為220VAC市電輸入；
[0030]濾波模塊2用于過(guò)濾來(lái)自市電的干擾；
[0031]工頻電源模塊3用于提供工頻電壓，模擬晶閘管級(jí)的運(yùn)行工況；
[0032]高壓沖擊電源模塊4用于提供高壓脈沖，為晶閘管級(jí)TCU的正、反向保護(hù)觸發(fā)檢測(cè)提供電源；
[0033]高頻正弦發(fā)生器5用于產(chǎn)生頻率最高達(dá)120kHz的正弦波，為阻抗測(cè)試提供電源；
[0034]高壓繼電器6用于控制三大電源之間時(shí)序，對(duì)晶閘管級(jí)試品施加不同類型的電壓波形；
[0035]輸出手柄7用于連接晶閘管級(jí)試品與電源模塊；
[0036]高壓測(cè)量分壓器8用于試驗(yàn)電壓的測(cè)量，包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器；
[0037]檢測(cè)及控制系統(tǒng)9用于信號(hào)測(cè)量與控制，主要包括沖擊電源中充電電壓的測(cè)量與檢測(cè)、工頻電壓的測(cè)量與檢測(cè)、沖擊電壓的測(cè)量與檢測(cè)以及回路電流的測(cè)量與檢測(cè)；
[0038]光電通訊模塊10用于與晶閘管級(jí)試品的光通訊；
[0039]筆記本計(jì)算機(jī)11用于與檢測(cè)及控制系統(tǒng)9通訊。
[0040]本實(shí)施例中，所述輸入配電單元I為220VAC市電輸入。
[0041]所述濾波模塊2分別與工頻電源模塊3高壓沖擊電源模塊4以及高頻正弦發(fā)生器5相連。
[0042]如圖2所示，所述工頻電源模塊3包括過(guò)零檢測(cè)電路301由IGBT或MOSFET組成的電子開(kāi)關(guān)302、原副邊耐壓水平超過(guò)1kV的工頻變壓器304以及變壓器原邊側(cè)的限流電阻303。所述工頻電源模塊3與高壓繼電器6常開(kāi)觸點(diǎn)相連，輸出350VAC工頻電壓。
[0043]如圖3所示，高壓沖擊電源模塊4，包括高頻升壓變壓器401、整流模塊402、高壓脈沖電容403、IGBT電子開(kāi)關(guān)404、波形參數(shù)調(diào)整模塊405、高壓沖擊極性切換模塊406，與高壓繼電器6常開(kāi)觸點(diǎn)相連、保護(hù)開(kāi)關(guān)407，高壓沖擊電源模塊4高壓脈沖電容403充電方式采用高頻升壓變壓器401經(jīng)過(guò)整流模塊402整流輸出，內(nèi)部開(kāi)關(guān)采用串聯(lián)IGBT電子開(kāi)關(guān)404，通過(guò)電阻和電感實(shí)現(xiàn)波形參數(shù)調(diào)整模塊405，高壓沖擊極性切換模塊406由兩組高壓繼電器組成，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)極性高壓沖擊波形的切換，另外，采用串聯(lián)晶閘管組用作保護(hù)開(kāi)關(guān)407，在高壓試驗(yàn)結(jié)束后或試驗(yàn)失敗時(shí)，通過(guò)觸發(fā)該串聯(lián)晶閘管組實(shí)現(xiàn)主電容與試品電容殘余能量的釋放。所述高壓沖擊電源模塊4，與高壓繼電器6常開(kāi)觸點(diǎn)相連，輸出最高達(dá)15kV的沖擊電壓。
[0044]如圖4所示，高頻正弦發(fā)生器5，包括RM控制器501、D/A轉(zhuǎn)換器502、濾波電路503。所述高頻正弦發(fā)生器5，與高壓繼電器6常閉觸點(diǎn)相連。
[0045]輸出手柄7—端與高壓繼電器6公共端相連，輸出手柄7另一端與晶閘管級(jí)試品相連。
[0046]高壓測(cè)量分壓器8，其高壓端分別與高壓沖擊電源4和高壓繼電器6公共端相連，其低壓端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)9相連。
[0047]檢測(cè)及控制系統(tǒng)9，由差分式的電壓分壓器和電流互感器來(lái)完成信號(hào)測(cè)量，通過(guò)ARM來(lái)實(shí)現(xiàn)電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、高壓電子開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，電壓分壓器和電流互感器的測(cè)量信號(hào)由相應(yīng)的A/D采樣電路讀入CPU，邏輯關(guān)系通過(guò)CPLD的邏輯控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0048]光電通訊模塊10—端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)9相連，另一端與晶閘管級(jí)試品的光纖接口相連。
[0049]筆記本計(jì)算機(jī)11通過(guò)藍(lán)牙與檢測(cè)及控制系統(tǒng)9通訊。
[0050]雖然已示例實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但應(yīng)理解，本公開(kāi)不限于上述的示例性實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，可以在不背離本公開(kāi)的范圍和精神的條件下修改上述的示例性實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:包括輸入配電單元(I)、濾波模塊(2)、工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發(fā)生器(5)、高壓繼電器(6)、輸出手柄(7)、高壓測(cè)量分壓器(8)、檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)，光電通訊模塊(10)和計(jì)算機(jī)； 輸入配電單元(I)用于220VAC市電輸入，輸入配電單元(I)與濾波模塊(2)，濾波模塊(2)分別與工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)以及高頻正弦發(fā)生器(5)相連，實(shí)現(xiàn)電磁干擾的過(guò)濾； 工頻電源模塊(3)與高壓繼電器(6) —個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)相連，實(shí)現(xiàn)工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊(4)與高壓繼電器(6)另一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)相連，用于產(chǎn)生高壓脈沖的；高頻正弦發(fā)生器(5)與高壓繼電器(6)常閉觸點(diǎn)相連，用于產(chǎn)生高頻低電壓;高壓繼電器(6)用于工頻電源模塊(3)、高壓沖擊電源模塊(4)、高頻正弦波發(fā)生器(5)之間的時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管級(jí)試品施加不同類型的電壓波形； 輸出手柄(7)—端與高壓繼電器(6)公共端相連，輸出手柄(7)另一端與晶閘管級(jí)試品相連，輸出手柄(7)用于連接晶閘管級(jí)試品與電源模塊； 高壓測(cè)量分壓器(8)包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器，其高壓端分別與高壓沖擊電源(4)和高壓繼電器(6)公共端相連，其低壓端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)相連，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電壓的測(cè)量和控制； 檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號(hào)測(cè)量，數(shù)據(jù)采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測(cè)量與檢測(cè)、工頻電壓的測(cè)量與檢測(cè)、沖擊電壓的測(cè)量與檢測(cè)，以及回路電流的測(cè)量與檢測(cè)； 光電通訊模塊(10) —端與檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)相連，另一端與晶閘管級(jí)試品的光纖接口相連，實(shí)現(xiàn)與晶閘管級(jí)試品的光通訊； 計(jì)算機(jī)與檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)連接通訊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述工頻電源模塊(3)包括過(guò)零檢測(cè)電路(301)、由IGBT或MOSFET組成的電子開(kāi)關(guān)(302)、原副邊耐壓水平超過(guò)1kV的工頻變壓器(304)以及變壓器原邊側(cè)的限流電阻(303)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓沖擊電源模塊(4)包括高壓脈沖電容(403)、IGBT電子開(kāi)關(guān)(404)和保護(hù)開(kāi)關(guān)(407)； 高壓脈沖電容(403)輸入端依次與高頻升壓變壓器(401)和整流模塊(402)連接，通過(guò)高頻升壓變壓器(401)和整流模塊(402)充電；高壓脈沖電容(403)輸出端輸出經(jīng)串聯(lián)IGBT電子開(kāi)關(guān)(404)與波形參數(shù)調(diào)整模塊(405)連接，波形參數(shù)調(diào)整模塊(405)與高壓沖擊極性切換模塊(406)連接，實(shí)現(xiàn)正、負(fù)極性高壓沖擊波形的切換;保護(hù)開(kāi)關(guān)(407)連接在高壓沖擊極性切換模塊(406)輸出端與高壓脈沖電容(403)輸出端之間，在高壓試驗(yàn)結(jié)束后或試驗(yàn)失敗時(shí)，實(shí)現(xiàn)高壓脈沖電容(403)與試品電容殘余能量的釋放。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻正弦發(fā)生器(5)由ARM控制器(501)、D/A轉(zhuǎn)換器(502)和濾波電路(503)組成，以產(chǎn)生頻率最高達(dá)120kHz的正弦波。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓測(cè)量分壓器(8)采用電阻分壓器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)通過(guò)與檢測(cè)及控制系統(tǒng)(9)連接通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級(jí)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓沖擊極性切換模塊(406)由兩組高壓繼電器組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)(407)采用串聯(lián)晶閘管組組成。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK106093622SQ201610370772
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】茍銳鋒, 行鵬, 張鵬立, 張喬根, 龐磊, 王家琦, 葉萬(wàn)超, 李毅, 岳珂
【申請(qǐng)人】中國(guó)西電電氣股份有限公司