超、特高壓直流輸電tcu結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級試驗系統(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試驗系統(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、高壓測量分壓器、檢測及控制系統(tǒng)，光電通訊模塊和計算機；將電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)通過合理的電路設(shè)計使各分系統(tǒng)相互配合進行晶閘管級的試驗檢測，該試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運行穩(wěn)定，試驗系統(tǒng)可以滿足TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件中晶閘管級測試項目的需求，通過合成回路的方式大大提升工作效率，填補了高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試技術(shù)的空白。
【專利說明】
超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級試驗系統(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試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國能源供求分布不均，遠距離、大規(guī)模輸電的高壓直流輸電技術(shù)在我國電力傳輸中發(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，晶閘管級單元是換流閥中的基本結(jié)構(gòu)單元，為了保證換流閥運行可靠性，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行前和檢修維護時期，晶閘管級的檢測是必須進行的試驗項目。然而實際工程中晶閘管級數(shù)量龐大，針對晶閘管級的試驗項目頗多，目前采用分離試驗的方式，工作量巨大，國內(nèi)沒有針對晶閘管級的綜合試驗系統(tǒng)，開發(fā)便攜且高效的可用于高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試系統(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的試驗系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級試驗系統(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、高壓測量分壓器、檢測及控制系統(tǒng)，光電通訊模塊、計算機；
[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，實現(xiàn)電磁干擾的過濾；
[0008]工頻電源模塊與高壓繼電器一個常開觸點相連，實現(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常開觸點相連，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)生器之間的時序控制，實現(xiàn)對晶閘管級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試品相連，輸出手柄用于連接晶閘管級試品與電源模塊；
[0010]高壓測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，其低壓端與檢測及控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)試驗電壓的測量和控制；
[0011]檢測及控制系統(tǒng)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號測量，數(shù)據(jù)采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測，以及回路電流的測量與檢測；
[0012]光電通訊模塊一端與檢測及控制系統(tǒng)相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連，實現(xiàn)與晶閘管級試品的光通訊；
[0013]計算機與檢測及控制系統(tǒng)連接通訊。
[0014]進一步，所述工頻電源模塊包括過零檢測電路、由IGBT或MOSFET組成的電子開關(guān)、原副邊耐壓水平超過1kV的工頻變壓器以及變壓器原邊側(cè)的限流電阻。
[0015]進一步，所述高壓沖擊電源模塊包括高壓脈沖電容、IGBT電子開關(guān)和保護開關(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，實現(xiàn)正、負(fù)極性高壓沖擊波形的切換;保護開關(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，在高壓試驗結(jié)束后或試驗失敗時，實現(xiàn)高壓脈沖電容與試品電容殘余能量的釋放。
[0017]進一步，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120kHz的正弦波。
[0018]進一步，所述高壓測量分壓器采用電阻分壓器。
[0019]進一步，所述計算機通過與檢測及控制系統(tǒng)連接通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。
[0020]進一步，所述高壓沖擊極性切換模塊由兩組高壓繼電器組成，保護開關(guān)采用串聯(lián)晶閘管組組成。
[0021]本發(fā)明實現(xiàn)了將電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)通過合理的電路設(shè)計使各分系統(tǒng)相互配合進行晶閘管級的試驗檢測，該試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運行穩(wěn)定，試驗系統(tǒng)可以滿足TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件中晶閘管級測試項目的需求，通過合成回路的方式大大提升工作效率，填補了高壓直流輸電換流閥晶閘管級測試技術(shù)的空白。
【附圖說明】
[0022]圖1為超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥中晶閘管級試驗系統(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。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。特別聲明，以下的描述本質(zhì)上只是起到了宏觀解釋和實例說明的作用，絕不對本公開及其應(yīng)用或使用進行任何限制。除非另外特別說明，否則，在實施例中闡述的部件和步驟的相對布置并不限制本公開的范圍。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討論，但在適當(dāng)?shù)那闆r下意在成為說明書的一部分。
[0027]在一個實施例中，本發(fā)明公開了一種超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級試驗系統(tǒng)；
[0028]圖1為超、特高壓直流輸電換流閥中晶閘管級試驗系統(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、高壓測量分壓器8、檢測及控制系統(tǒng)9，光電通訊模塊10、帶藍牙功能的筆記本計算機11;
[0029]輸入配電單元I為220VAC市電輸入；
[0030]濾波模塊2用于過濾來自市電的干擾；
[0031]工頻電源模塊3用于提供工頻電壓，模擬晶閘管級的運行工況；
[0032]高壓沖擊電源模塊4用于提供高壓脈沖，為晶閘管級TCU的正、反向保護觸發(fā)檢測提供電源；
[0033]高頻正弦發(fā)生器5用于產(chǎn)生頻率最高達120kHz的正弦波，為阻抗測試提供電源；
[0034]高壓繼電器6用于控制三大電源之間時序，對晶閘管級試品施加不同類型的電壓波形；
[0035]輸出手柄7用于連接晶閘管級試品與電源模塊；
[0036]高壓測量分壓器8用于試驗電壓的測量，包括直流電壓高壓分壓器與沖擊電壓高壓分壓器；
[0037]檢測及控制系統(tǒng)9用于信號測量與控制，主要包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測以及回路電流的測量與檢測；
[0038]光電通訊模塊10用于與晶閘管級試品的光通訊；
[0039]筆記本計算機11用于與檢測及控制系統(tǒng)9通訊。
[0040]本實施例中，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包括過零檢測電路301由IGBT或MOSFET組成的電子開關(guān)302、原副邊耐壓水平超過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常開觸點相連，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常開觸點相連、保護開關(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)過整流模塊402整流輸出，內(nèi)部開關(guān)采用串聯(lián)IGBT電子開關(guān)404，通過電阻和電感實現(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)晶閘管組用作保護開關(guān)407，在高壓試驗結(jié)束后或試驗失敗時，通過觸發(fā)該串聯(lián)晶閘管組實現(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常開觸點相連，輸出最高達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另一端與晶閘管級試品相連。
[0046]高壓測量分壓器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，其低壓端與檢測及控制系統(tǒng)9相連。
[0047]檢測及控制系統(tǒng)9，由差分式的電壓分壓器和電流互感器來完成信號測量，通過ARM來實現(xiàn)電器的開關(guān)狀態(tài)、高壓電子開關(guān)的驅(qū)動時序，電壓分壓器和電流互感器的測量信號由相應(yīng)的A/D采樣電路讀入CPU，邏輯關(guān)系通過CPLD的邏輯控制來實現(xiàn)。
[0048]光電通訊模塊10—端與檢測及控制系統(tǒng)9相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連。
[0049]筆記本計算機11通過藍牙與檢測及控制系統(tǒng)9通訊。
[0050]雖然已示例實施例描述了本公開，但應(yīng)理解，本公開不限于上述的示例性實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，可以在不背離本公開的范圍和精神的條件下修改上述的示例性實施例。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】
1.超、特高壓直流輸電TCU結(jié)構(gòu)換流閥組件晶閘管級試驗系統(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)、高壓測量分壓器(8)、檢測及控制系統(tǒng)(9)，光電通訊模塊(10)和計算機； 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，實現(xiàn)電磁干擾的過濾； 工頻電源模塊(3)與高壓繼電器(6) —個常開觸點相連，實現(xiàn)工頻工況的模擬；高壓沖擊電源模塊(4)與高壓繼電器(6)另一個常開觸點相連，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)之間的時序控制，實現(xiàn)對晶閘管級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)另一端與晶閘管級試品相連，輸出手柄(7)用于連接晶閘管級試品與電源模塊； 高壓測量分壓器(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，其低壓端與檢測及控制系統(tǒng)(9)相連，實現(xiàn)試驗電壓的測量和控制； 檢測及控制系統(tǒng)(9)由差分式電壓分壓器和電流互感器完成信號測量，數(shù)據(jù)采集部分包括沖擊電源中充電電壓的測量與檢測、工頻電壓的測量與檢測、沖擊電壓的測量與檢測，以及回路電流的測量與檢測； 光電通訊模塊(10) —端與檢測及控制系統(tǒng)(9)相連，另一端與晶閘管級試品的光纖接口相連，實現(xiàn)與晶閘管級試品的光通訊； 計算機與檢測及控制系統(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試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述工頻電源模塊(3)包括過零檢測電路(301)、由IGBT或MOSFET組成的電子開關(guān)(302)、原副邊耐壓水平超過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試驗系統(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電子開關(guān)(404)和保護開關(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，實現(xiàn)正、負(fù)極性高壓沖擊波形的切換;保護開關(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，在高壓試驗結(jié)束后或試驗失敗時，實現(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試驗系統(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試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓測量分壓器(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試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機通過與檢測及控制系統(tǒng)(9)連接通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。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試驗系統(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，保護開關(guān)(407)采用串聯(lián)晶閘管組組成。
【文檔編號】G01R31/00GK106093622SQ201610370772
【公開日】2016年11月9日
【申請日】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, 葉萬超, 李毅, 岳珂
【申請人】中國西電電氣股份有限公司