本發(fā)明涉及柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置，以及一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

基于h半橋子模塊拓?fù)涞娜嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)在發(fā)生直流側(cè)短路后，系統(tǒng)會(huì)迅速閉鎖各h半橋子模塊中的所有igbt，以及開通與各h半橋子模塊下管t2反向并聯(lián)的scr(晶閘管)，并發(fā)出前級(jí)交流斷路器斷開的系統(tǒng)保護(hù)指令。但由于前級(jí)交流斷路器斷開需要時(shí)間較長(zhǎng)，通常在100ms左右，為了驗(yàn)證在直流側(cè)短路期間，與h半橋子模塊下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr的可靠性，必須在實(shí)驗(yàn)室按照等效試驗(yàn)的方法，使被測(cè)閥段耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、電壓、以及熱應(yīng)力。

下面通過分析實(shí)際系統(tǒng)發(fā)生直流側(cè)短路后內(nèi)部短路電流的形成機(jī)理。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，在柔性直流輸電系統(tǒng)的雙極直流側(cè)發(fā)生短路后，電容會(huì)放電給橋臂電感，此過程形成的電流流過h半橋子模塊上管t1，在被測(cè)閥段閉鎖后該電流達(dá)到峰值；隨后橋臂電感放電形成衰減的直流電流，同時(shí)疊加電網(wǎng)的三相正弦短路電流，從而形成短路電流，這就是短路電流的形成機(jī)理。而且，根據(jù)直流側(cè)短路回路阻抗大小不同，疊加形成的短路電流的波形主要呈現(xiàn)出不過零和過零兩種形式。

目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用直流衰減電流和正弦電流疊加的方法來等效短路電流，并提出相應(yīng)的短路試驗(yàn)方案。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)所提出的短路試驗(yàn)方案存在以下問題：

1)在直流衰減電流上升到峰值的過程中，衰減電流就已經(jīng)流過與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr，隨后，在衰減電流達(dá)到峰值后再與正弦電流疊加并對(duì)被測(cè)閥段進(jìn)行短路試驗(yàn)。但是，直流衰減電流上升到峰值的過程中短路電流應(yīng)該流過h半橋子模塊上管t1，而非與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr，這就導(dǎo)致與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr沒有完全耐受與實(shí)際相同的短路電流應(yīng)力；

2)無法實(shí)現(xiàn)被測(cè)閥段短路電流過零斷續(xù)這種工況下對(duì)h半橋子模塊耐受反壓能力的考核；

3)無法滿足在最嚴(yán)酷狀態(tài)下，對(duì)h半橋子模塊耐受熱應(yīng)力的考核，即，無法在被測(cè)閥段運(yùn)行至最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡后立即進(jìn)行短路試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種能夠使被測(cè)閥段耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、電壓、以及熱應(yīng)力的柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。

解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置，其包括正弦電流回路、直流衰減電流回路、第三開關(guān)組件、第五開關(guān)組件、第六開關(guān)組件、閥段和控制單元；

所述正弦電流回路的第一端與直流衰減電流回路的第一端連接，并通過第五開關(guān)組件與所述閥段的第一端連接，所述正弦電流回路的第二端與直流衰減電流回路的第二端連接，并通過第六開關(guān)組件與所述閥段的第二端連接，所述第三開關(guān)組件的兩端分別與正弦電流回路的第一端和第二端連接；

所述控制單元用于在所述閥段達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡后，控制正弦電流回路輸出一組幅值和周波次可調(diào)的正弦電流，以及控制直流衰減電流回路輸出一組幅值可調(diào)的直流衰減電流；并在所述直流衰減電流達(dá)到其峰值之后，使其與所述正弦電流疊加形成短路試驗(yàn)電流；在所述短路試驗(yàn)電流的波形不過零時(shí)，控制第五開關(guān)組件和第六開關(guān)組件導(dǎo)通，從而使波形不過零的那部分電流輸入所述閥段，以及在所述短路試驗(yàn)電流的波形過零時(shí)，還控制第三開關(guān)組件導(dǎo)通，從而使波形過零的那部分電流流過第三開關(guān)組件，同時(shí)使所述閥段在短路試驗(yàn)電流斷續(xù)時(shí)承受反壓。

可選地，所述控制單元還用于通過調(diào)節(jié)正弦電流回路輸出的正弦電流的幅值和直流衰減電流回路輸出的直流衰減電流的幅值，來調(diào)節(jié)所述短路試驗(yàn)電流的波形是否過零，以及在所述短路試驗(yàn)電流的波形過零時(shí)，調(diào)節(jié)波形過零的那部分電流的幅值。

可選地，所述短路試驗(yàn)裝置還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述短路試驗(yàn)電流的波形是否過零，并在檢測(cè)到波形過零時(shí)發(fā)送過零提示至控制單元，以及在檢測(cè)到波形不過零時(shí)發(fā)送未過零提示至控制單元；

所述控制單元還用于在接收到所述過零提示時(shí)控制第三開關(guān)組件導(dǎo)通，以及在接收到所述未過零提示時(shí)控制第三開關(guān)組件關(guān)斷。

可選地，所述直流衰減電流回路包括第二高壓直流源、第二接觸器、第二充電電阻、第二儲(chǔ)能電容、第二諧振電感、第二開關(guān)組件和第四開關(guān)組件；

所述第二高壓直流源的正極依次經(jīng)過第二接觸器、第二充電電阻、第二開關(guān)組件和第四開關(guān)組件與直流衰減電流回路的第一端連接，所述第二高壓直流源的負(fù)極與直流衰減電流回路的第二端連接，所述第二儲(chǔ)能電容的兩端分別與第二充電電阻和第二開關(guān)組件的連接點(diǎn)、直流衰減電流回路的第二端連接，所述第二諧振電感分別與第二開關(guān)組件和第四開關(guān)組件的連接點(diǎn)、直流衰減電流回路的第二端連接；

所述控制單元還用于控制第二接觸器吸合，從而使第二高壓直流源通過第二充電電阻為第二儲(chǔ)能電容充電；然后控制第二開關(guān)組件在預(yù)設(shè)的t0時(shí)刻導(dǎo)通，產(chǎn)生諧振電流為第二諧振電感儲(chǔ)能；接著在預(yù)設(shè)的t1時(shí)刻向所述閥段發(fā)出閉鎖指令；再控制第四開關(guān)組件在預(yù)設(shè)的t2時(shí)刻導(dǎo)通，通過第二諧振電感續(xù)流產(chǎn)生幅值可調(diào)的直流衰減電流。

可選地，所述t2時(shí)刻處于所述直流衰減電流回路的第二儲(chǔ)能電容和第二諧振電感產(chǎn)生的諧振電流的第一個(gè)負(fù)半波期間；所述控制單元還用于根據(jù)所述直流衰減電流的預(yù)輸出幅值大小，調(diào)節(jié)所述t2時(shí)刻在所述第一個(gè)負(fù)半波的峰值及其后的期間內(nèi)的具體時(shí)刻。

可選地，所述正弦電流回路包括第一高壓直流源、第一接觸器、第一充電電阻、第一儲(chǔ)能電容、第一諧振電感和第一開關(guān)組件；

所述第一高壓直流源的正極依次經(jīng)過第一接觸器、第一充電電阻、第一開關(guān)組件和第一諧振電感與正弦電流回路的第一端連接，所述第一高壓直流源的負(fù)極與正弦電流回路的第二端連接，所述第一儲(chǔ)能電容的兩端分別與第一充電電阻和第一開關(guān)組件的連接點(diǎn)、正弦電流回路的第二端連接；

所述控制單元還用于控制第一接觸器吸合，從而使第一高壓直流源通過第一充電電阻為第一儲(chǔ)能電容充電；然后控制第一開關(guān)組件在所述t2時(shí)刻導(dǎo)通，產(chǎn)生幅值和周波次可調(diào)的正弦電流；所述控制單元還用于控制第五開關(guān)組件和第六開關(guān)組件也在所述t2時(shí)刻導(dǎo)通。

可選地，所述控制單元還用于根據(jù)所述正弦電流回路產(chǎn)生的正弦電流震蕩的周波次數(shù)，控制第一開關(guān)組件的導(dǎo)通和關(guān)斷。

可選地，所述短路試驗(yàn)裝置中的各個(gè)開關(guān)組件包括scr、iegt、igct和gto中的至少一種。

可選地，所述第一開關(guān)組件包括兩個(gè)反向并聯(lián)的scr；所述第二開關(guān)組件包括兩個(gè)反向并聯(lián)的scr。

本發(fā)明還提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)方法，其包括如下步驟：

使所述閥段達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡；

生成一組幅值可調(diào)的直流衰減電流以及一組幅值和周波次可調(diào)的正弦電流，并在所述直流衰減電流達(dá)到其峰值之后，使其與所述正弦電流疊加形成短路試驗(yàn)電流；

在所述短路試驗(yàn)電流的波形不過零時(shí)，使波形不過零的那部分電流輸入所述閥段，以及在所述短路試驗(yàn)電流的波形過零時(shí)，為波形過零的那部分電流提供不同于所述閥段所在回路的其它通路，同時(shí)使所述閥段在短路試驗(yàn)電流斷續(xù)時(shí)承受反壓。

可選地，所述短路試驗(yàn)方法還包括步驟：在預(yù)設(shè)的t1時(shí)刻向所述閥段發(fā)出閉鎖指令；

所述直流衰減電流的輸出時(shí)刻、所述正弦電流的輸出時(shí)刻，以及所述短路試驗(yàn)電流輸入所述閥段的時(shí)刻相同，均為預(yù)設(shè)的t2時(shí)刻，且所述t1時(shí)刻早于所述t2時(shí)刻。

有益效果：

本發(fā)明所述短路試驗(yàn)裝置和短路試驗(yàn)方法可以滿足使所述閥段中各個(gè)閥模塊中與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr完全耐受與實(shí)際相同的短路電流應(yīng)力，即直流衰減電流達(dá)到峰值之后才與正弦電流同時(shí)輸入到所述閥段，并流過與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr；還可以滿足等效模擬所有類型的短路電流波形的試驗(yàn)，包括短路電流的波形不過零時(shí)，以及短路電流的波形過零時(shí)兩種工況下所述閥段中各個(gè)閥模塊耐受反壓能力的考核；還可以滿足在最嚴(yán)酷狀態(tài)下，對(duì)所述閥段中各個(gè)閥模塊耐受熱應(yīng)力能力的考核，即在所述閥段運(yùn)行至最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡后立即進(jìn)行短路試驗(yàn)。因此本發(fā)明能夠使所述閥段耐受同實(shí)際工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、電壓、以及熱應(yīng)力，具有良好的試驗(yàn)等效性，且成本低、可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置的電路示意圖；

圖2為圖1中的閥模塊的電路示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的柔性直流輸電系統(tǒng)中雙極直流側(cè)的短路電流波形不過零時(shí)的波形圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的柔性直流輸電系統(tǒng)中雙極直流側(cè)的短路電流波形過零時(shí)未過零那部分電流的波形圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的柔性直流輸電系統(tǒng)中雙極直流側(cè)的短路電流波形過零時(shí)被測(cè)閥段各個(gè)閥模塊耐受反壓的波形圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1提供的又一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置的電路示意圖；

圖7為圖6中的閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)的電路示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2提供的柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)方法的流程圖。

圖中：1－正弦電流回路；2－直流衰減電流回路；3－閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)；31－被測(cè)閥段；32－陪測(cè)閥段。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)裝置，如圖1所示，所述短路試驗(yàn)裝置包括正弦電流回路1、直流衰減電流回路2、第三開關(guān)組件thy3、第五開關(guān)組件thy5、第六開關(guān)組件thy6、閥段(即短路試驗(yàn)的對(duì)象，本實(shí)施例中采用被測(cè)閥段31來表示)和控制單元(圖中未示出)。

其中，被測(cè)閥段31包括多個(gè)閥模塊，本實(shí)施例中，以閥模塊采用h半橋子模塊為例。如圖2所示，每個(gè)閥模塊包括模塊電容c、晶體管t1、二極管d1、晶體管t2、二極管d2和scr(晶閘管)。晶體管t1和晶體管t2串聯(lián)后與模塊電容c并聯(lián)，且二極管d2、scr分別與晶體管t2反向并聯(lián)，二極管d1與晶體管t1反向并聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中，晶體管t1可稱為上管，晶體管t2可稱為下管，且晶體管t1、晶體管t2可采用igbt(絕緣柵雙極型晶體管，insulatedgatebipolartransistor)。

具體地，如圖1所示，正弦電流回路1的第一端與直流衰減電流回路2的第一端連接，并通過第五開關(guān)組件thy5與被測(cè)閥段31的第一端連接，正弦電流回路1的第二端與直流衰減電流回路2的第二端連接，并通過第六開關(guān)組件thy6與被測(cè)閥段31的第二端連接，第三開關(guān)組件thy3的兩端分別與正弦電流回路1的第一端和第二端連接。

其中，正弦電流回路1和直流衰減電流回路2構(gòu)成短路試驗(yàn)裝置平臺(tái)。該平臺(tái)中，正弦電流回路1用于在控制單元的控制下通過其第一端輸出一組幅值和周波次(即周波次數(shù))可調(diào)的正弦電流iac，直流衰減電流回路2用于在控制單元的控制下通過其第一端輸出一組幅值可調(diào)的直流衰減電流idc，且所述正弦電流iac和所述直流衰減電流idc疊加后形成短路試驗(yàn)電流isc；第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6的一端與該短路試驗(yàn)裝置平臺(tái)銜接、另一端與被測(cè)閥段31銜接，并在導(dǎo)通時(shí)使短路試驗(yàn)電流isc輸出至被測(cè)閥段31。

為了考核被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊耐受熱應(yīng)力的能力，需要在啟動(dòng)短路電流故障試驗(yàn)前先使被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡，從而滿足在最嚴(yán)酷的狀態(tài)下，對(duì)被測(cè)閥段的各個(gè)閥模塊的熱應(yīng)力耐受能力進(jìn)行考核。在被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡后，啟動(dòng)短路電流故障試驗(yàn)，具體為，控制單元控制正弦電流回路1輸出一組幅值和周波次可調(diào)的正弦電流iac，以及控制直流衰減電流回路2輸出一組幅值可調(diào)的直流衰減電流idc；并在所述直流衰減電流idc達(dá)到其峰值之后，使其與所述正弦電流iac疊加形成短路試驗(yàn)電流isc；以及在所述短路試驗(yàn)電流isc的波形不過零時(shí)，控制第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6導(dǎo)通，從而使波形不過零的那部分電流輸入被測(cè)閥段31，以考核被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊耐受短路電流的能力，以及在短路試驗(yàn)電流isc的波形過零時(shí)，控制第三開關(guān)組件thy3、第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6均導(dǎo)通，從而使波形過零的那部分電流流過第三開關(guān)組件thy3而非被測(cè)閥段31，同時(shí)使被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊在短路電流斷續(xù)時(shí)承受反壓，以考核被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊耐受反壓的能力。

需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，短路電流一般分為兩種情況，第一種情況是短路電流的波形的幅值始終為正，即，短路電流始終不過零，波形如圖3所示；第二種情況是短路電流的波形中部分波形的幅值為正、部分波形的幅值為負(fù)，即，短路電流時(shí)而過零(波形如圖4所示)、時(shí)而不過零。

本發(fā)明實(shí)施例所述短路試驗(yàn)裝置可用于處理這兩種情況的短路試驗(yàn)電流isc。具體地，當(dāng)短路試驗(yàn)電流isc為第一種情況時(shí)，控制第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6導(dǎo)通，第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷，為始終不過零的短路試驗(yàn)電流提供由正弦電流回路1、直流衰減電流回路2、第五開關(guān)組件thy5、第六開關(guān)組件thy6和被測(cè)閥段31構(gòu)成的第一通路。當(dāng)短路試驗(yàn)電流isc為第二種情況時(shí)，在短路試驗(yàn)電流的波形的幅值為正時(shí)，控制第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6導(dǎo)通，第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷，為波形不過零的那部分電流提供由正弦電流回路1、直流衰減電流回路2、第五開關(guān)組件thy5、第六開關(guān)組件thy6和被測(cè)閥段31構(gòu)成的第一通路；以及，在短路試驗(yàn)電流的波形的幅值為負(fù)時(shí)，控制第三開關(guān)組件thy3、第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6導(dǎo)通，為波形過零的那部分電流提供由正弦電流回路1、直流衰減電流回路2和第三開關(guān)組件thy3構(gòu)成的第二通路，此時(shí)，被測(cè)閥段31處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)。

本實(shí)施例中，所述短路試驗(yàn)裝置包括檢測(cè)單元(圖中未示出)，用于檢測(cè)短路試驗(yàn)電流isc的波形是否過零，并在檢測(cè)到波形過零時(shí)發(fā)送過零提示至控制單元，以及在檢測(cè)到波形不過零時(shí)發(fā)送未過零提示至控制單元；控制單元還用于在接收到過零提示時(shí)控制第三開關(guān)組件thy3導(dǎo)通，以及在接收到未過零提示時(shí)控制第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷。此處，“檢測(cè)到波形過零時(shí)”指的是檢測(cè)到波形由不過零轉(zhuǎn)換為過零的時(shí)刻，“檢測(cè)到波形不過零時(shí)”指的是檢測(cè)到波形由過零轉(zhuǎn)換為不過零的時(shí)刻，而且從檢測(cè)到波形過零時(shí)直至檢測(cè)到波形不過零時(shí)的時(shí)段內(nèi)，保持第三開關(guān)組件導(dǎo)通，以及從檢測(cè)到波形不過零時(shí)直至檢測(cè)到波形過零時(shí)的時(shí)段內(nèi)，保持第三開關(guān)組件關(guān)斷。例如，若短路試驗(yàn)電流isc的波形在a1～a2時(shí)段不過零，在a2～a3時(shí)段過零，在a3～a4時(shí)段不過零，在a4～a5時(shí)段過零，則檢測(cè)單元在a1時(shí)刻發(fā)送不過零提示至控制單元，由控制單元控制第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷；在a2時(shí)刻發(fā)送過零提示至控制單元，由控制單元控制第三開關(guān)組件thy3導(dǎo)通；在a3時(shí)刻發(fā)送不過零提示至控制單元，由控制單元控制第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷；在a4時(shí)刻發(fā)送過零提示至控制單元，由控制單元控制第三開關(guān)組件thy3導(dǎo)通；在a5時(shí)刻發(fā)送不過零提示至控制單元，由控制單元控制第三開關(guān)組件thy3關(guān)斷，而且，第三開關(guān)組件thy3在a1～a2時(shí)段保持關(guān)斷，在a2～a3時(shí)段保持導(dǎo)通，在a3～a4時(shí)段保持關(guān)斷，在a4～a5時(shí)段保持導(dǎo)通。

此外，控制單元還用于通過調(diào)節(jié)正弦電流回路1輸出的正弦電流iac的幅值和直流衰減電流回路2輸出的直流衰減電流idc的幅值，來調(diào)節(jié)短路試驗(yàn)電流isc的波形是否過零，以及在短路試驗(yàn)電流isc的波形過零時(shí)，調(diào)節(jié)波形過零的那部分電流的幅值，具體的實(shí)現(xiàn)方式將在下文中詳細(xì)描述。

如圖1所示，直流衰減電流回路2包括第二高壓直流源dc2、第二接觸器ss2、第二充電電阻r2、第二儲(chǔ)能電容c2、第二諧振電感l(wèi)2、第二開關(guān)組件thy2和第四開關(guān)組件thy4。

第二高壓直流源dc2的正極依次經(jīng)過第二接觸器ss2、第二充電電阻r2、第二開關(guān)組件thy2和第四開關(guān)組件thy4與直流衰減電流回路2的第一端連接，第二高壓直流源dc2的負(fù)極與直流衰減電流回路2的第二端連接，第二儲(chǔ)能電容c2的兩端分別與第二充電電阻r2和第二開關(guān)組件thy2的連接點(diǎn)、直流衰減電流回路2的第二端連接，即第二高壓直流源dc2、第二接觸器ss2和第二充電電阻r2依次串聯(lián)后，再與第二儲(chǔ)能電容c2并聯(lián)，第二諧振電感l(wèi)2分別與第二開關(guān)組件thy2和第四開關(guān)組件thy4的連接點(diǎn)、直流衰減電流回路2的第二端連接。

控制單元還用于控制第二接觸器ss2吸合，從而使第二高壓直流源dc2通過第二充電電阻r2為第二儲(chǔ)能電容c2充電，還可以預(yù)設(shè)第一電壓值，并在第二儲(chǔ)能電容c2的電壓充至所示第一電壓值時(shí)，控制第二接觸器ss2斷開；然后控制第二開關(guān)組件thy2在預(yù)設(shè)的t0時(shí)刻導(dǎo)通，第二儲(chǔ)能電容c2和第二諧振電感l(wèi)2產(chǎn)生諧振，并產(chǎn)生頻率為f0的諧振電流為第二諧振電感l(wèi)2儲(chǔ)能；接著在預(yù)設(shè)的t1時(shí)刻向被測(cè)閥段31發(fā)出閉鎖指令，以關(guān)斷被測(cè)閥段31的各個(gè)閥模塊中所有晶體管t1和晶體管t2；再控制第四開關(guān)組件thy4在預(yù)設(shè)的t2時(shí)刻導(dǎo)通，由于第四開關(guān)組件thy4的電流輸出回路阻抗遠(yuǎn)小于第二諧振電感l(wèi)2和第二儲(chǔ)能電容c2組成的諧振回路的阻抗，故流過第二開關(guān)組件thy2的電流將被換流至第四開關(guān)組件thy4所在回路，通過第二諧振電感l(wèi)2續(xù)流產(chǎn)生幅值可調(diào)的直流衰減電流idc。

其中，t0時(shí)刻在第二接觸器ss2的吸合時(shí)刻之后，t1時(shí)刻在t0時(shí)刻之后，t2時(shí)刻在t1時(shí)刻之后并在所述直流衰減電流idc達(dá)到其峰值的時(shí)刻之后，具體可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。較優(yōu)地，檢測(cè)單元還用于檢測(cè)所述諧振電流的波形，并獲取所述諧振電流波形的第一個(gè)負(fù)半波所在時(shí)段；t1時(shí)刻和t2時(shí)刻均處于所述諧振電流的第一個(gè)負(fù)半波期間。換言之，t0時(shí)刻早于t1時(shí)刻，t1時(shí)刻早于t2時(shí)刻，且t1時(shí)刻和t2時(shí)刻可分別處于所述諧振電流的第一個(gè)負(fù)半波期間內(nèi)的任意時(shí)刻。較優(yōu)地，t2時(shí)刻與t1時(shí)刻的時(shí)間差在1ms以內(nèi)。

進(jìn)一步地，t2時(shí)刻處于直流衰減電流回路2的第二儲(chǔ)能電容c2和第二諧振電感l(wèi)2產(chǎn)生的諧振電流的第一個(gè)負(fù)半波期間；控制單元還用于根據(jù)直流衰減電流idc的預(yù)輸出幅值大小(可根據(jù)短路試驗(yàn)電流isc的波形是否過零，以及波形過零那部分電流的幅值來設(shè)定)，來調(diào)節(jié)t2時(shí)刻在所述第一個(gè)負(fù)半波的峰值及其后的期間內(nèi)(該期間指的是前述第一個(gè)負(fù)半波期間)的具體時(shí)刻，具體地，如果t2時(shí)刻選在所述諧振電流的第一個(gè)負(fù)半波的峰值時(shí)刻點(diǎn)，則所述直流衰減電流波形的幅值最大?？梢?，通過調(diào)節(jié)第四開關(guān)組件thy4的導(dǎo)通時(shí)刻t2，就可以調(diào)節(jié)直流衰減電流波形的幅值。

在直流衰減電流回路2中，第二諧振電感l(wèi)2和第二儲(chǔ)能電容c2的震蕩頻率優(yōu)選為50hz以下，這樣較低的頻率有利于控制第四開關(guān)組件thy4的導(dǎo)通時(shí)刻t2，具體的頻率值主要取決于直流衰減電流的幅值大小，若第二諧振電感l(wèi)2的感值較大，則直流衰減電流的幅值會(huì)變小，若第二儲(chǔ)能電容c2的容值較大，則直流衰減電流的幅值會(huì)變大，控制單元也可以通過調(diào)節(jié)第二諧振電感l(wèi)2的感值和第二儲(chǔ)能電容c2的容值，來調(diào)節(jié)直流衰減電流idc的幅值。

此外，控制單元還可以通過控制第二高壓直流源dc2為第二儲(chǔ)能電容c2充電的幅值，來調(diào)節(jié)直流衰減電流波形的幅值。

如圖1所示，正弦電流回路1包括第一高壓直流源dc1、第一接觸器ss1、第一充電電阻r1、第一儲(chǔ)能電容c1、第一諧振電感l(wèi)1和第一開關(guān)組件thy1。

第一高壓直流源dc1的正極依次經(jīng)過第一接觸器ss1、第一充電電阻r1、第一開關(guān)組件thy1和第一諧振電感l(wèi)1與正弦電流回路1的第一端連接，第一高壓直流源dc2的負(fù)極與正弦電流回路1的第二端連接，第一儲(chǔ)能電容c1的兩端分別與第一充電電阻r1和第一開關(guān)組件thy1的連接點(diǎn)、正弦電流回路1的第二端連接，即第一高壓直流源dc1、第一接觸器ss1和第一充電電阻r1依次串聯(lián)后，再與第一儲(chǔ)能電容c1并聯(lián)。上述第一接觸器ss1和第二接觸器ss2分別用于各自所在回路的閉合及斷開；第一充電電阻r1和第二充電電阻r2均用于限流。

控制單元還用于控制第一接觸器ss1吸合，從而使第一高壓直流源dc1通過第一充電電阻r1為第一儲(chǔ)能電容c1充電；然后控制第一開關(guān)組件thy1在前述t2時(shí)刻導(dǎo)通，第一諧振電感l(wèi)1和第一儲(chǔ)能電容c1產(chǎn)生工頻振蕩，形成幅值和周波次可調(diào)的正弦電流iac。控制單元還可以通過控制第一高壓直流源dc1為第一儲(chǔ)能電容c1充電的幅值，來調(diào)節(jié)正弦電流波形iac的幅值。

較優(yōu)地，控制單元還用于根據(jù)正弦電流回路1產(chǎn)生的正弦電流iac震蕩的周波次數(shù)，控制第一開關(guān)組件thy1的導(dǎo)通和關(guān)斷。即，第一開關(guān)組件thy1的導(dǎo)通和關(guān)斷具體取決于正弦電流iac震蕩的周波次數(shù)。所述周波次數(shù)取決于前級(jí)交流斷路器斷開所需的時(shí)間，由于現(xiàn)有前級(jí)交流斷路器斷開所需的時(shí)間一般為100ms，故所需周波次數(shù)為五個(gè)周波，相應(yīng)地控制正弦電流回路1持續(xù)產(chǎn)生一組100ms的工頻正弦電流。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例所述周波次數(shù)也可以為其他數(shù)量，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際前級(jí)交流斷路器斷開所需時(shí)間來設(shè)定。其中，所述周波指的是交流電完成一次完整的變化的波形(如一個(gè)正弦波形)。

控制單元還用于控制第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6也在t2時(shí)刻導(dǎo)通，使得正弦電流iac和直流衰減電流idc疊加后形成的短路試驗(yàn)電流isc在波形不過零的情況下無延時(shí)切入被測(cè)閥段31。所述無延時(shí)指的是延時(shí)時(shí)間在1ms以內(nèi)。而當(dāng)短路試驗(yàn)電流isc的波形過零時(shí)，控制第三開關(guān)組件thy3導(dǎo)通，以使得被測(cè)閥段31處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)，此時(shí)由于被測(cè)閥段31中的各個(gè)閥模塊都處于閉鎖狀態(tài)，控制單元可控制被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊的上管t1和下管t2均關(guān)斷，故上管t1和下管t2的阻抗相等，則上管t1和下管t2的兩端分別承受1/2uc的電壓，該電壓正極接scr的陰極、負(fù)極接scr陽(yáng)極，使得與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr均承受1/2uc的反向電壓(即反壓)；在被測(cè)閥段31中的各個(gè)閥模塊處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，控制單元也可以控制被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊的上管t1導(dǎo)通，這會(huì)迫使下管t2承受整個(gè)uc的電壓，使得與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr承受uc的反向電壓，從而完全與實(shí)際工況等效，此種情況下，各個(gè)閥模塊耐受反壓的波形如圖5所示。其中，uc為單個(gè)閥模塊的電容電壓。

上述實(shí)施例中使被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡的實(shí)現(xiàn)方式可采用外部加熱的方式，即所述短路試驗(yàn)裝置還包括外部加熱系統(tǒng)，用以加熱被測(cè)閥段31。如利用大功率加熱棒將水冷系統(tǒng)的冷卻水加熱至最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫，并用其加熱被測(cè)閥段31，從而使被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡，但該方法的效率較低，等效試驗(yàn)性也較低。

上述實(shí)施例中使被測(cè)閥段31在短路電流斷續(xù)時(shí)承受反壓的實(shí)現(xiàn)方式可采用外部高壓注入的方式，即所述短路試驗(yàn)裝置還包括外部高壓注入系統(tǒng)，用以向被測(cè)閥段31注入反壓。如利用高壓電源在被測(cè)閥段31處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)時(shí)向被測(cè)閥段31注入高壓，但該方法的成本較高，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

為了克服上述實(shí)施例中使被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫的實(shí)現(xiàn)方式及使被測(cè)閥段31在短路電流斷續(xù)時(shí)承受反壓的實(shí)現(xiàn)方式所存在的缺點(diǎn)，本實(shí)施例還提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)中被測(cè)閥段短路試驗(yàn)裝置，如圖6所示，所述短路試驗(yàn)裝置包括正弦電流回路1、直流衰減電流回路2、第三開關(guān)組件thy3、第五開關(guān)組件thy5、第六開關(guān)組件thy6、閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)3和控制單元(圖中未示出)。其中，正弦電流回路1、直流衰減電流回路2、第三開關(guān)組件thy3、第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6的結(jié)構(gòu)、作用和連接關(guān)系均與上述實(shí)施例相同，此處不再贅述。

如圖6所示，正弦電流回路1和直流衰減電流回路2作為短路試驗(yàn)裝置平臺(tái)通過第五開關(guān)組件thy5和第六開關(guān)組件thy6與閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)3連接。如圖7所示，閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)3包括被測(cè)閥段31、陪測(cè)閥段32以及連接在二者之間的電感，其具體功能包括使被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡，并且提供短路電流斷續(xù)時(shí)被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊承受的反壓。

具體地，控制單元除具有上述實(shí)施例中所描述的功能以外，還用于在啟動(dòng)短路電流故障試驗(yàn)前使閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)3正常運(yùn)行，即：使被測(cè)閥段31和陪測(cè)閥段32之間功率自循環(huán)運(yùn)行，從而按照最真實(shí)的工況實(shí)現(xiàn)閥段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行試驗(yàn)平臺(tái)3中被測(cè)閥段31和陪測(cè)閥段32之間的功率自循環(huán)加熱，直至被測(cè)閥段31達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡，隨后啟動(dòng)短路電流故障試驗(yàn)，以滿足在最嚴(yán)酷狀態(tài)下，對(duì)被測(cè)閥段31中各個(gè)閥模塊的熱應(yīng)力耐受能力進(jìn)行考核；所述控制單元還用于在被測(cè)閥段31處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)時(shí)(即控制第三開關(guān)組件thy3導(dǎo)通，使波形過零的那部分電流流過第三開關(guān)組件thy3而非被測(cè)閥段31時(shí))，利用閥模塊自身的電容電壓uc使閥模塊承受反壓，從而完全與實(shí)際工況等效。至于承受反壓的具體實(shí)現(xiàn)方式，前已述及，此處不再贅述。

本發(fā)明所述短路試驗(yàn)裝置中，各個(gè)開關(guān)組件可包括scr(siliconcontrolledrectifier，可控硅，亦可稱為普通晶閘管)、iegt(injectionenhancedgatetransistor，電子注入增強(qiáng)柵晶體管)、igct(integratedgatecommutatedthyristor，集成門極換流晶閘管)和gto(gateturn-offthyristor，門控晶閘管)中的至少一種。例如，第一開關(guān)組件thy1包括兩個(gè)反向并聯(lián)的scr；第二開關(guān)組件thy2包括兩個(gè)反向并聯(lián)的scr；第三至第五開關(guān)組件各自只包括一個(gè)scr。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種柔性直流輸電系統(tǒng)中閥段短路試驗(yàn)方法，如圖8所示，所述短路試驗(yàn)方法包括如下步驟s101-s103。

s101.使所述閥段達(dá)到最高穩(wěn)態(tài)結(jié)溫并進(jìn)入熱平衡。

s102.生成一組幅值可調(diào)的直流衰減電流以及一組幅值和周波次可調(diào)的正弦電流，并在所述直流衰減電流達(dá)到其峰值之后，使其與所述正弦電流疊加形成短路試驗(yàn)電流。

s103.在短路試驗(yàn)電流的波形不過零時(shí)，使波形不過零的那部分電流輸入所述閥段，以及在短路試驗(yàn)電流的波形過零時(shí)，為波形過零的那部分電流提供不同于所述閥段所在回路的其它通路，以使所述閥段處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)，同時(shí)使所述閥段在短路電流斷續(xù)時(shí)承受反壓。

較優(yōu)地，在步驟s101和步驟s102之間還包括如下步驟：在預(yù)設(shè)的t1時(shí)刻向所述閥段發(fā)出閉鎖指令，以使得所述閥段的各個(gè)閥模塊中的所有晶體管均關(guān)斷。

而且，直流衰減電流的輸出時(shí)刻、正弦電流的輸出時(shí)刻，以及短路試驗(yàn)電流輸入所述閥段的時(shí)刻相同，均為預(yù)設(shè)的t2時(shí)刻；所述t1時(shí)刻早于所述t2時(shí)刻，較優(yōu)地，所述t2時(shí)刻與所述t1時(shí)刻的時(shí)間差在1ms以內(nèi)；所述t2時(shí)刻在所述直流衰減電流達(dá)到其峰值的時(shí)刻之后，以使得短路試驗(yàn)電流在波形不過零的情況下無延時(shí)切入所述閥段。所述無延時(shí)指的是延時(shí)時(shí)間在1ms以內(nèi)。

本實(shí)施例中，若所述閥段中各閥模塊的結(jié)構(gòu)采用圖2所示結(jié)構(gòu)，則當(dāng)短路試驗(yàn)電流的波形過零時(shí)，使所述閥段處于短路電流斷續(xù)狀態(tài)，此時(shí)由于所述閥段中的各個(gè)閥模塊都處于閉鎖狀態(tài)，可控制所述閥段中各個(gè)閥模塊的上管t1和下管t2均關(guān)斷，故上管t1和下管t2的阻抗相等，則上管t1和下管t2的兩端分別承受1/2uc的電壓，該電壓正極接scr的陰極、負(fù)極接scr陽(yáng)極，使得與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr均承受1/2uc的反向電壓(即反壓)；在所述閥段中的各個(gè)閥模塊處于閉鎖狀態(tài)時(shí)，也可以控制所述閥段中各個(gè)閥模塊的上管t1導(dǎo)通，這會(huì)迫使下管t2承受整個(gè)uc的電壓，使得與下管t2反向并聯(lián)的二極管d2和scr承受uc的反向電壓，從而完全與實(shí)際工況等效。

本實(shí)施例所述方法與實(shí)施例1所述裝置中的相關(guān)特征可以相互參考。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。