一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，用于對換流閥進(jìn)行過電流關(guān)斷試驗(yàn)；所述試驗(yàn)電路包括電容充電電源模塊、故障電流發(fā)生電路和換流閥充電電源模塊，所述電容充電電源模塊的正、負(fù)極分別連接故障電流發(fā)生電路的正、負(fù)極性輸入端，所述故障電流發(fā)生電路的正極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的正極和換流閥的高壓輸出端，故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的負(fù)極和換流閥的低壓輸出端。此種試驗(yàn)電路可將模擬故障電流施加于換流閥段，使換流閥耐受同實(shí)際故障工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、暫態(tài)的熱與損耗強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對換流閥運(yùn)行工況的試驗(yàn)考核，控制簡單，實(shí)現(xiàn)方便。本發(fā)明還公開一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路的控制方法。
【專利說明】一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大功率電力電子技術(shù)的運(yùn)行試驗(yàn)方法，特別涉及一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路及其實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著大功率電力電子變流技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，其核心部件-換流閥的可靠性成為系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。系統(tǒng)電壓高、電流大、容量大，很難在試驗(yàn)環(huán)境中構(gòu)建同實(shí)際運(yùn)行工況相同的全載電路進(jìn)行試驗(yàn)，因此如何在試驗(yàn)環(huán)境中構(gòu)建等效的試驗(yàn)電路，進(jìn)行與實(shí)際運(yùn)行工況強(qiáng)度相當(dāng)?shù)脑囼?yàn)成為解決問題的關(guān)鍵。
[0003]在基于可關(guān)斷器件閥大功率電力電子裝置的實(shí)際運(yùn)行中，會發(fā)生由于系統(tǒng)過負(fù)荷、換流閥橋臂直通故障、交流側(cè)故障等原因引起模塊中絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)過電流，同時(shí)由于系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長，IGBT必須承受故障期間的過電流，并可靠關(guān)斷。進(jìn)行過電流關(guān)斷試驗(yàn)的目的就是考驗(yàn)其對于故障電流運(yùn)行工況下的最大電流、電壓和溫度應(yīng)力作用的設(shè)計(jì)是正確的。試驗(yàn)中須通過外圍電路向被測對象注入實(shí)際工況的大電流。
[0004]基于前述需求,本案由此產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于提供一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路及其控制方法，其可將模擬故障電流施加于換流閥段，使換流閥耐受同實(shí)際故障工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、暫態(tài)的熱與損耗強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對換流閥運(yùn)行工況的試驗(yàn)考核，控制簡單，實(shí)現(xiàn)方便。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，用于對換流閥進(jìn)行過電流關(guān)斷試驗(yàn)；所述試驗(yàn)電路包括電容充電電源模塊、故障電流發(fā)生電路和換流閥充電電源模塊，所述電容充電電源模塊的正、負(fù)極分別連接故障電流發(fā)生電路的正、負(fù)極性輸入端，所述故障電流發(fā)生電路的正極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的正極和換流閥的高壓輸出端，故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的負(fù)極和換流閥的低壓輸出端。
[0008]上述電容充電電源模塊包括相互串聯(lián)的第一直流電源和第三控制開關(guān)，并將與第一直流電源的正極方向一致的一端定義為電容充電電源模塊的正極，而另一端定義為電容充電電源模塊的負(fù)極。
[0009]上述故障電流發(fā)生電路包括包括第一電阻、第二電阻、電容、電感、第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，其中，第二電阻、電容和電感相互串聯(lián)組成串聯(lián)連接，且第一電阻并聯(lián)在電容的兩端；前述串聯(lián)連接的兩端分別連接第一控制開關(guān)的一端和第二控制開關(guān)的一端，定義第一控制開關(guān)與該串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路的正極性輸入端，定義第一控制開關(guān)的另一端為故障電流發(fā)生電路的正極性輸出端；定義第二控制開關(guān)與前述串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸入端，定義第二控制開關(guān)的另一端為故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸出端。
[0010]上述第二電阻采用可調(diào)電阻，電感采用可調(diào)電感。
[0011]上述換流閥充電電源模塊包括相互串聯(lián)的第二直流電源和第四控制開關(guān)，并將與第二直流電源的正極方向一致的一端定義為換流閥充電電源模塊的正極，而另一端定義為換流閥充電電源模塊的負(fù)極。
[0012]上述換流閥包括至少一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所有功率半導(dǎo)體開關(guān)器件同向級聯(lián)。
[0013]上述換流閥采用模塊化多電平換流器。
[0014]針對如前所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電流的控制方法，包括如下步驟:
[0015](I)斷開第一控制開關(guān)、第二控制開關(guān)和第三控制開關(guān)，閉合第四控制開關(guān)，換流閥充電電源模塊中的第二直流電源為換流閥充電直至模塊運(yùn)行電壓，斷開第四控制開關(guān)；
[0016](2)閉合第三控制開關(guān)，所述電容充電電源模塊中的第一直流電源為故障電流發(fā)生電路中的電容充電，直到達(dá)到充電電壓，斷開第三控制開關(guān)；
[0017](3)閉合第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，觸發(fā)換流閥中的下管導(dǎo)通，電容放電，形成所需電流。
[0018]采用上述方案后，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明僅需幾個(gè)開關(guān)的分合即可實(shí)現(xiàn)對電路的操作，控制簡單，實(shí)現(xiàn)方便，對于試驗(yàn)裝置的安全性十分有利；
[0020](2)本發(fā)明通過設(shè)置故障電流發(fā)生電路，將大電流施加于換流閥，使換流閥耐受同實(shí)際故障工況相當(dāng)?shù)臅簯B(tài)電流、暫態(tài)的熱與損耗強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對換流閥運(yùn)行工況的試驗(yàn)考核，為換流閥的可靠運(yùn)行提供保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；
[0022]圖2是換流閥的電流波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明提供一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，用于對換流閥4進(jìn)行過電流關(guān)斷試驗(yàn)，所述換流閥4包括至少一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所有功率半導(dǎo)體開關(guān)器件同向級聯(lián)，在本實(shí)施例中，換流閥4采用模塊化多電平換流器，每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件均包括有上管16和下管15，采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT);所述試驗(yàn)電路包括電容充電電源模塊1、故障電流發(fā)送電路2和換流閥充電電源模塊3，所述電容充電電源模塊I的正極連接故障電流發(fā)生電路2的正極性輸入端，電容充電電源模塊I的負(fù)極連接故障電流發(fā)生電路2的負(fù)極性輸入端；所述故障電流發(fā)生電路2的正極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊3的正極和換流閥4的高壓輸出端，故障電流發(fā)生電路2的負(fù)極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊3的負(fù)極和換流閥4的低壓輸出端。下面將分別進(jìn)行介紹。
[0025]所述電容充電電源模塊I包括相互串聯(lián)的第一直流電源5和第三控制開關(guān)6，二者相互串聯(lián)后的兩端作為電容充電電源模塊I的兩個(gè)端子，并將與第一直流電源5的正極方向一致的一端定義為電容充電電源模塊I的正極，而另一端定義為電容充電電源模塊I的負(fù)極；也即，第一直流電源5與第三控制開關(guān)6的串接位置不做限定，既可以如圖1中所示，第一直流電源5的負(fù)極連接第三控制開關(guān)6的一端，將第一直流電源5的正極作為電容充電電源模塊I的正極，將第三控制開關(guān)6的另一端作為電容充電電源模塊I的負(fù)極，也可以將第一直流電源的正極連接第三控制開關(guān)的一端，將第一直流電源的負(fù)極作為電容充電電源模塊I的負(fù)極，將第三控制開關(guān)的另一端作為電容充電電源模塊的正極。
[0026]所述故障電流發(fā)生電路2包括第一電阻9、第二電阻7、電容8、電感10、第一控制開關(guān)11和第二控制開關(guān)12，其中，第二電阻7、電容8和電感10相互串聯(lián)組成串聯(lián)連接，前述串聯(lián)連接可以采用圖1所示的順序，也可以改變其串接位置，此乃本領(lǐng)域常識，在此不再贅述；所述第一電阻并聯(lián)在電容的兩端；前述串聯(lián)連接的兩端分別連接第一控制開關(guān)11的一端和第二控制開關(guān)12的一端，定義第一控制開關(guān)11與該串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路2的正極性輸入端，定義第一控制開關(guān)11的另一端為故障電流發(fā)生電路2的正極性輸出端；定義第二控制開關(guān)12與前述串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路2的負(fù)極性輸入端，定義第二控制開關(guān)12的另一端為故障電流發(fā)生電路2的負(fù)極性輸出端。在本實(shí)施例中，第二電阻7采用可調(diào)電阻，阻值為O?10歐姆可調(diào)，電感10采用可調(diào)電感，感值為O?20mH可調(diào)，電容8的容值是10mF，第一電阻9的阻值是I歐姆，通過采用阻值與感值可調(diào)的元器件，通過調(diào)節(jié)電感10的感值，可以控制故障電流發(fā)生電路2輸出電流的振蕩頻率；通過調(diào)節(jié)第二電阻7的阻值，可以控制故障電流發(fā)生電路2輸出電流的衰減系數(shù)。
[0027]所述換流閥充電電源模塊3包括相互串聯(lián)的第二直流電源14和第四控制開關(guān)13，二者相互串聯(lián)后的兩端作為換流閥充電電源模塊3的兩個(gè)端子，并將與第二直流電源14的正極方向一致的一端定義為換流閥充電電源模塊3的正極，而另一端定義為換流閥充電電源模塊3的負(fù)極，前述第二直流電源14和第四控制開關(guān)13的串接位置同樣不做限定。
[0028]本發(fā)明還提供一種基于前述過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路的控制方法，包括如下步驟:
[0029](I)斷開第一控制開關(guān)11、第二控制開關(guān)12和第三控制開關(guān)6，閉合第四控制開關(guān)13，此時(shí)換流閥充電電源模塊3中的第二直流電源14為換流閥4充電直至模塊運(yùn)行電壓，斷開第四控制開關(guān)13;
[0030](2)閉合第三控制開關(guān)6，所述電容充電電源模塊I中的第一直流電源5為故障電流發(fā)生電路2中的電容8充電，直到達(dá)到充電電壓，斷開第三控制開關(guān)6 ；
[0031](3)閉合第一控制開關(guān)11和第二控制開關(guān)12，觸發(fā)換流閥4中的下管15導(dǎo)通，電容8放電,形成所需電流,如圖2所示,橫坐標(biāo)表示時(shí)間，10us/格,縱坐標(biāo)表示電流，100A/格，。
[0032]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，用于對換流閥進(jìn)行過電流關(guān)斷試驗(yàn)；其特征在于，包括電容充電電源模塊、故障電流發(fā)生電路和換流閥充電電源模塊，所述電容充電電源模塊的正、負(fù)極分別連接故障電流發(fā)生電路的正、負(fù)極性輸入端，所述故障電流發(fā)生電路的正極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的正極和換流閥的高壓輸出端，故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸出端分別連接換流閥充電電源模塊的負(fù)極和換流閥的低壓輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述電容充電電源模塊包括相互串聯(lián)的第一直流電源和第三控制開關(guān)，并將與第一直流電源的正極方向一致的一端定義為電容充電電源模塊的正極，而另一端定義為電容充電電源模塊的負(fù)極。
3.如權(quán)利要求2所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述故障電流發(fā)生電路包括包括第一電阻、第二電阻、電容、電感、第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，其中，第二電阻、電容和電感相互串聯(lián)組成串聯(lián)連接，且第一電阻并聯(lián)在電容的兩端；前述串聯(lián)連接的兩端分別連接第一控制開關(guān)的一端和第二控制開關(guān)的一端，定義第一控制開關(guān)與該串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路的正極性輸入端，定義第一控制開關(guān)的另一端為故障電流發(fā)生電路的正極性輸出端；定義第二控制開關(guān)與前述串聯(lián)連接的連接點(diǎn)為故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸入端，定義第二控制開關(guān)的另一端為故障電流發(fā)生電路的負(fù)極性輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述第二電阻采用可調(diào)電阻，電感采用可調(diào)電感。
5.如權(quán)利要求3所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述換流閥充電電源模塊包括相互串聯(lián)的第二直流電源和第四控制開關(guān)，并將與第二直流電源的正極方向一致的一端定義為換流閥充電電源模塊的正極，而另一端定義為換流閥充電電源模塊的負(fù)極。
6.如權(quán)利要求1所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述換流閥包括至少一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，所有功率半導(dǎo)體開關(guān)器件同向級聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電路，其特征在于:所述換流閥采用模塊化多電平換流器。
8.針對如權(quán)利要求5所述的一種過電流關(guān)斷試驗(yàn)電流的控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)斷開第一控制開關(guān)、第二控制開關(guān)和第三控制開關(guān)，閉合第四控制開關(guān)，換流閥充電電源模塊中的第二直流電源為換流閥充電直至模塊運(yùn)行電壓，斷開第四控制開關(guān)； (2)閉合第三控制開關(guān)，所述電容充電電源模塊中的第一直流電源為故障電流發(fā)生電路中的電容充電，直到達(dá)到充電電壓，斷開第三控制開關(guān)； (3)閉合第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān)，觸發(fā)換流閥中的下管導(dǎo)通，電容放電，形成所需電流。
【文檔編號】G01R31/00GK104422836SQ201310408207
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】朱銘煉, 謝曄源, 姜田貴, 連建陽, 段軍, 殷冠賢 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司