專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及電力電子系統(tǒng)當(dāng)中的輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電中，輸電的閥單元的可靠性非常重要。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，都需要對(duì)閥單元進(jìn)行充分的測(cè)試，以保證閥在各種情況下的可靠性。閥的測(cè)試中，非常重要的一點(diǎn)是，必須測(cè)試閥在各種電壓、電流、溫度及動(dòng)態(tài)應(yīng)力組合下的可靠性，確保測(cè)試條件能夠與閥在實(shí)際運(yùn)行中所承受的應(yīng)力等效，最好能夠讓閥承擔(dān)和實(shí)際使用中等效的應(yīng)力。否則，閥的測(cè) 試將不能完整地表明閥在實(shí)際使用中的可靠性。為了模擬在實(shí)際使用中可能遇到的各種應(yīng)力，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的晶閘管閥設(shè)計(jì)了各種合成實(shí)驗(yàn)。目前主流的電壓源型高壓直流輸電閥主要由可關(guān)斷器件組成，目的是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)有功、無(wú)功的獨(dú)立快速控制，更好地滿(mǎn)足了電力系統(tǒng)的需要。圖I是電壓源型高壓直流輸電的變流器結(jié)構(gòu)圖，圖2是圖I中的閥單元結(jié)構(gòu)。電壓源型高壓直流輸電過(guò)程中，閥中流過(guò)的電流是帶直流偏置的工頻交流電流，其電流的波形如圖3所示。然而傳統(tǒng)測(cè)試方法中，目前都采用純正弦電流來(lái)進(jìn)行測(cè)試，在被測(cè)閥單元的輸出端接一個(gè)負(fù)載電抗，并且讓被測(cè)閥單元輸出固定頻率的正弦調(diào)制電壓，在負(fù)載電抗和被測(cè)閥單元中上產(chǎn)生正弦電流。很明顯，在傳統(tǒng)的測(cè)試方法中被測(cè)試的閥單元或多個(gè)閥單元組成的閥組上沒(méi)有直流偏置電流，測(cè)試環(huán)境和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的電流應(yīng)力不同，故不能精確評(píng)估閥/閥組在實(shí)際運(yùn)行中的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)及方法，以解決由于上述被測(cè)閥單元或閥組在測(cè)試過(guò)程不具有直流偏置電流，導(dǎo)致不能驗(yàn)證實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的可靠性的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種直流輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接的調(diào)壓變壓器、兩組閥單元和信號(hào)發(fā)生器；所述調(diào)壓變壓器，用于通過(guò)向與其串聯(lián)的兩組閥單元輸出測(cè)試電壓，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生交流電流；所述信號(hào)發(fā)生器，用于分別向所述兩組閥單元輸出周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流；其中，所述串聯(lián)的兩組閥單元產(chǎn)生的電壓方向相反。本發(fā)明提供一種輸電閥的測(cè)試方法，包括在兩組相互串聯(lián)的閥單元上串聯(lián)調(diào)壓變壓器；其中，兩組閥單元的電壓方向相反；測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置調(diào)壓變壓器的電壓，調(diào)節(jié)兩組閥單元的交流電流；同時(shí)，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器在同一時(shí)刻分別向兩組閥單元輸出周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)及方法，測(cè)試系統(tǒng)包括一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生交流電流的調(diào)壓變壓器以及輸出兩組不同脈沖信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器；被試模組由多個(gè)等同的被測(cè)閥單元串聯(lián)在一起組成，鏡像模組由多個(gè)等同的陪試閥單元串聯(lián)在一起組成；被試模組、鏡像模組、調(diào)壓變壓器的副邊串聯(lián)在一起；通過(guò)控制可調(diào)壓變壓器的輸電電壓大小來(lái)控制各被測(cè)/陪試閥中的交流電流大小，通過(guò)控制產(chǎn)生的兩組不同寬度的脈沖信號(hào)的差值來(lái)控制閥中電流的直流偏置的大小和方向。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，在閥單元的測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)兩組不同脈沖寬度的脈沖信號(hào)，在被測(cè)閥單元和陪試閥單元所產(chǎn)生的電壓不能完全抵消，殘余直流電壓分量，從而在串聯(lián)回路中產(chǎn)生直流偏置電流，使得測(cè)試過(guò)程中被測(cè)閥單元的電流應(yīng)力與實(shí)際運(yùn)行相同。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)電壓源型高壓直流輸電的換流器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為基于圖I的閥單元結(jié)構(gòu)；圖3為實(shí)際運(yùn)行中閥單元內(nèi)所通過(guò)電流的波形圖；圖4為實(shí)施例中測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為實(shí)施例中不同脈沖寬度的電壓信號(hào)疊加后的電壓波形的示意圖；圖6為閥單元的電路結(jié)構(gòu)圖；圖7為圖4中閥單元供電的直流電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖8為圖4中另一種閥單元的供電的直流電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為清楚說(shuō)明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖4,本發(fā)明一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)包括串聯(lián)連接的調(diào)壓變壓器、被測(cè)閥單元和陪試閥單元，以及用于控制閥單元的信號(hào)發(fā)生器；所述調(diào)壓變壓器，用于通過(guò)向與其串聯(lián)的兩組閥單元(被測(cè)閥單元和陪試閥單元)輸出測(cè)試的電壓，在所述閥單元內(nèi)產(chǎn)生交流電流；所述信號(hào)發(fā)生器，用于在同一時(shí)刻向被測(cè)閥單元和陪試閥單元輸出兩組周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在被測(cè)閥單元和陪試閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流。其中，被測(cè)閥單元和陪試閥單元所產(chǎn)生的電壓方向相反。信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生圖4中的相近的控制信號(hào)。在實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生器與每個(gè)所述閥單元之間通過(guò)光纖相連接；或，所述信號(hào)發(fā)生器與每個(gè)所述閥單元之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連接。在實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生器為工控機(jī)或單片機(jī)?？梢酝ㄟ^(guò)編程發(fā)出指定的脈沖序列。確定被測(cè)閥單元和陪試閥單元的控制脈沖后，可以在單片機(jī)或者工控機(jī)內(nèi)部運(yùn)行控制程序，直接發(fā)出所需的控制脈沖序列。
參見(jiàn)圖4，在實(shí)施例中，測(cè)試系統(tǒng)連接兩組閥單元，一組為待測(cè)試的被測(cè)閥單元，另一組為陪試閥單元。兩組閥單元相互串聯(lián)連接，所產(chǎn)生的電壓方向相反，內(nèi)部電流方向相反、大小相同。多個(gè)被測(cè)閥單元串聯(lián)在一起組成了被試模組，多個(gè)陪試閥單元串聯(lián)在一起組成了鏡像模組。被試模組、鏡像模組、調(diào)壓變壓器的副邊串聯(lián)在一起。通過(guò)控制調(diào)壓變壓器的輸電電壓大小來(lái)控制閥單元中的交流電流的大小。具體確定調(diào)變壓器的輸出電壓大小有兩種方法 交流電流控制方法I :由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元交流電流幅值Ia。，假設(shè)串聯(lián)回路(包括被測(cè)閥單元、陪試閥單元、調(diào)壓變壓器副邊)總的電抗為L(zhǎng)，交流的頻率為，那么調(diào)整可調(diào)變壓器的輸出，使其輸出交流電壓為Vac=Iac*L*2 31 f0交流電流控制方法2 由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元交流電流幅值IA。，當(dāng)被測(cè)閥單元中的實(shí)際交流電流比Ia。小時(shí)，就增大調(diào)壓變壓器的輸出；當(dāng)被測(cè)閥單元中的實(shí)際交流電流比Iac大時(shí)，就減小調(diào)壓變壓器的輸出電壓；如此調(diào)節(jié)，直到被測(cè)閥單元中的實(shí)際交流電流等于Ia。為止。被測(cè)閥單元和陪試閥單元的控制脈沖為周期相同、脈沖寬度不同的脈沖信號(hào)，其寬度差用來(lái)控制各閥單元的電流直流偏置。控制脈沖如圖5所示，參見(jiàn)圖5，圖5為增大閥單元中的電流直流偏置時(shí)的控制脈沖示意圖，從圖中可以看到，鏡像模組中的陪試閥單元和被試模組中的被測(cè)閥單元的輸出電壓基本相同，由于測(cè)試系統(tǒng)的器件的串聯(lián)關(guān)系，使得兩個(gè)模組的閥單元的電壓基本相互抵消，只剩下一些很窄的脈沖，形成輸電電壓的直流分量，用來(lái)控制電流中的直流偏置。具體確定被測(cè)閥單元和陪試閥單元的脈沖寬度差有兩種方法方法I :參見(jiàn)圖5，由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元的控制脈沖信號(hào)，如圖5 “被測(cè)閥單元I”所示。由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元的直流電流偏置ID。，假設(shè)串聯(lián)回路總的電阻為R，交流的頻率為&，每周期中被測(cè)單元控制脈沖的上升、下降沿?cái)?shù)為n，每個(gè)閥單元的直流電容電壓為Vd。那么陪試閥單元的每個(gè)控制脈沖沿需要比被測(cè)閥單元的控制脈沖沿平移t=R*IDC/Vdc/f0其中，當(dāng)t>0時(shí)，上升沿向右移t，下降沿向左移t，如圖5所示。當(dāng)t〈0時(shí)，上升沿向左移，下降沿向右移，與圖5所示移動(dòng)方向相反。從而可以確定圖5 “合成輸出電壓”和圖5 “陪試閥單元I”。方法2 :參見(jiàn)圖5，由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元的控制脈沖信號(hào)，如圖5 “被測(cè)閥單元I”所示。由測(cè)試要求確定被測(cè)閥單元的直流電流偏置ID。；檢測(cè)被測(cè)閥單元中的直流電流偏置，當(dāng)實(shí)際直流電流偏置比Idc小時(shí)，增大陪試閥單元和被測(cè)閥單元的脈沖寬度差；當(dāng)實(shí)際直流電流偏置比ID。大時(shí)，減小陪試閥單元和被測(cè)閥單元的脈沖寬度差。直到實(shí)際電流偏置和Idc相同。圖4中的閥單元的數(shù)量可以是一個(gè)被測(cè)閥單元與一個(gè)陪試閥單元，通過(guò)連接實(shí)施例中的系統(tǒng)，同樣可以進(jìn)行被測(cè)閥單元的測(cè)試。每個(gè)閥單元的結(jié)構(gòu)可采用圖6所示電路結(jié)構(gòu)圖，包括兩個(gè)IGBT、一個(gè)可控硅、一個(gè)開(kāi)關(guān)以及一個(gè)電容組成。從該電路結(jié)構(gòu)一端引出PU NI兩接線(xiàn)頭用來(lái)串聯(lián)其他的閥單元，從另一端引出P2、N2兩接線(xiàn)頭用來(lái)接直流供電電源。在測(cè)試系統(tǒng)中，每個(gè)閥單元通過(guò)直流供電電源為其供電，直流供電電源電路如圖7所示，參見(jiàn)圖7，該直流供電電路由6個(gè)二極管組成的三相不可控全橋組成，當(dāng)然，還可以采用如圖8所示的電源結(jié)構(gòu)，圖8中的可控整流電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由6個(gè)IGBT組成三相可控全橋。使用可控整流橋的好處是，閥單元的直流電壓會(huì)比較穩(wěn)定，而且能實(shí)現(xiàn)功率回饋。通過(guò)上述的實(shí)施例的系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種輸電閥的測(cè)試方法，包括在兩組相互串聯(lián)的閥單元上串聯(lián)調(diào)壓變壓器；其中，其中一組閥單元為待測(cè)的閥單元，另一組為所產(chǎn)生電壓與其反向的陪試閥單元；在測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置所述調(diào)壓變壓器的電壓調(diào)節(jié)所述閥單元的交流電流的大??；同時(shí)，通過(guò)所述信號(hào)發(fā)生器在向與所述閥單元輸出兩組周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在所述閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置。通過(guò)上述的方法，在被測(cè)的閥單元內(nèi)產(chǎn)生具有直流偏置的交流電流，從而模擬出 與運(yùn)行環(huán)境相同的測(cè)試環(huán)境，從而測(cè)量出被測(cè)閥單元在運(yùn)行環(huán)境下的性能。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，不需要額外的大電流整流電路，簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)，節(jié)約了成本。其中被試模組中各被測(cè)閥單元的控制脈沖根據(jù)測(cè)試需要和實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的情況設(shè)計(jì)多種測(cè)試案例，而陪試閥單元的控制脈沖根據(jù)電流直流偏置大小情況而定，通過(guò)適當(dāng)增加/減小被測(cè)閥單元的脈沖寬度得到。對(duì)于本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中所闡述的系統(tǒng)及方法，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括串聯(lián)連接的調(diào)壓變壓器、兩組閥單元和信號(hào)發(fā)生器； 所述調(diào)壓變壓器，用于通過(guò)向與其串聯(lián)的兩組閥單元輸出測(cè)試電壓，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生交流電流； 所述信號(hào)發(fā)生器，用于分別向所述兩組閥單元輸出周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流；其中，所述串聯(lián)的兩組閥單元產(chǎn)生的電壓方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器與兩組閥單元中的每個(gè)閥單元之間通過(guò)光纖或現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器為工控機(jī)或單片機(jī)。
4.一種輸電閥的測(cè)試方法，其特征在于，包括 在兩組相互串聯(lián)的閥單元上串聯(lián)調(diào)壓變壓器；其中，兩組閥單元的電壓方向相反； 測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)設(shè)置調(diào)壓變壓器的電壓，調(diào)節(jié)兩組閥單元的交流電流；同時(shí)，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器在同一時(shí)刻分別向兩組閥單元輸出周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器與兩組閥單元中的每個(gè)閥單元之間通過(guò)光纖或現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器為工控機(jī)或單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，兩組脈沖信號(hào)的脈沖寬度之間的差值與所述直流偏置電流的值成線(xiàn)性關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 如果檢測(cè)到被測(cè)的閥單元中的直流偏置電流小于閾值，則增大兩組信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的電壓控制信號(hào)的脈沖寬度差值；如果檢測(cè)到所述被測(cè)的閥單元中的直流偏置電流大于閾值，則減小兩組信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的電壓控制信號(hào)的脈沖寬度差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 如果檢測(cè)到被測(cè)的閥單元中的交流電流小于閾值，則增大調(diào)變壓器的輸出電壓；如果檢測(cè)到被測(cè)的閥單元中的交流電流大于閾值，則減小調(diào)變壓器的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輸電閥的測(cè)試系統(tǒng)及方法，測(cè)試系統(tǒng)包括串聯(lián)連接的調(diào)壓變壓器、兩組閥單元和信號(hào)發(fā)生器；所述調(diào)壓變壓器，用于通過(guò)向與其串聯(lián)的兩組閥單元輸出測(cè)試電壓，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生交流電流；所述信號(hào)發(fā)生器，用于分別向所述兩組閥單元輸出周期相同，脈沖寬度不同的電壓控制信號(hào)，在兩組閥單元內(nèi)產(chǎn)生直流偏置電流；其中，所述串聯(lián)的兩組閥單元產(chǎn)生的電壓方向相反。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，在閥單元的測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)兩組不同脈沖寬度的脈沖信號(hào)，在被測(cè)閥單元和陪試閥單元所產(chǎn)生的電壓不能完全抵消，殘余直流電壓分量，從而在串聯(lián)回路中產(chǎn)生直流偏置電流，使得測(cè)試過(guò)程中被測(cè)閥單元的電流應(yīng)力與實(shí)際運(yùn)行相同。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102680832SQ20121016427
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者衛(wèi)三民, 李俠, 翁海清, 蘇位峰, 茍銳鋒, 郭曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)西電電氣股份有限公司, 北京西電華清科技有限公司