專利名稱：并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種雙機并聯(lián)、可用于IOOOkV電壓等級以下GIS的現(xiàn)場交流耐壓試驗、500kV電壓等級以下主變的無局放試驗以及長距離電纜的交流耐壓試驗的無局放變頻電源。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力輸送的電壓等級越來越高、其容量也越來越大，因此對輸配電設(shè)備和傳輸電纜的可靠性提出了更高的要求，也對其進行交流耐壓試驗用的變頻電源的容量以及功率提出了更高的要求?，F(xiàn)在國內(nèi)市場上有的單臺變頻電源的容量已經(jīng)無法滿足此類輸配電設(shè)備和傳輸電纜的試驗，即使有用并聯(lián)式的變頻電源，但由于系統(tǒng)環(huán)流或者輸出不同步的原因，使得并聯(lián)使用的變頻電源并不穩(wěn)定，甚至還會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對現(xiàn)有技術(shù)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN202103582U，公告日2012_01_04，記載了一種“并聯(lián)式無局部放電變頻升壓電源裝置”，公開了一種并聯(lián)的變頻升壓電源裝置，采用了兩臺變頻電源的輸出端分別接到單臺勵磁變壓器的兩輸入繞組實現(xiàn)的并聯(lián)模式，實現(xiàn)了電源功率的疊加。但是上述技術(shù)并未涉及到當(dāng)兩臺變頻電源輸出不同步時對勵磁變壓器原邊會產(chǎn)生較大的直流勵磁，當(dāng)直流勵磁很大時，勵磁變壓器原邊會發(fā)生涌流，鐵芯飽和，嚴(yán)重時勵磁變壓器會發(fā)生燒毀，系統(tǒng)崩潰，會危及到對人、設(shè)備甚至電網(wǎng)的安全，并且該技術(shù)無法實現(xiàn)兩臺變頻器之間的任何一臺發(fā)生故障時的補救控制方法，因此，在變頻電源的并聯(lián)模式上，一定要解決兩臺變頻電源的輸出不同步性和環(huán)流的問題。中國專利文獻號CN102545640A，
公開日20120704，記載了一種“柔性變頻裝置”，該技術(shù)由兩臺高壓變頻器構(gòu)成，其中的一臺用作于主變頻器，其余的用作于從變頻器，主變頻器的逆變回路的輸出端通過聯(lián)鎖開關(guān)QF3，同步電抗L與各從高壓變頻器的逆變回路的輸出端連接，主變頻器通過聯(lián)鎖開關(guān)QFl與各從變頻器的逆變回路互相串聯(lián)，各從變頻器的逆變回路的中心點側(cè)端點通過聯(lián)鎖開關(guān)QF2連接，聯(lián)鎖開關(guān)QF2閉合時，構(gòu)成各逆變回路的中心點，主變頻器中的控制器與從變頻器中的控制器建立通訊連接，主變頻器中的控制器發(fā)出調(diào)制信號，對主變頻器和從變頻器實行控制，使各變頻器在空間矢量PWM調(diào)制控制上保證一致，以保證主、從變頻器的輸出頻率、輸出電壓、相位一致。但該技術(shù)并未涉及到主從變頻電源之間的光纖通訊會由于傳輸信號種類太多，易造成主從控制器的誤解碼，甚至?xí)斐蒊GBT的誤觸發(fā)，發(fā)生炸管等事故，同時此專利也未提及當(dāng)主從變頻器之間的任何一臺變頻電源的IGBT發(fā)生故障時如未采取相應(yīng)的控制方法或因光纖通訊誤解碼的原因會導(dǎo)致的IGBT燒毀等事故，因此，兩臺變頻電源的并聯(lián)在控制方式的選擇上一定要考慮全面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，采用主變頻電源控制以及主從變頻電源之間IGBT驅(qū)動信號光纖傳輸?shù)募夹g(shù)，避免了由于兩臺或多臺電源并聯(lián)運行時光纖通信傳輸信號量大而造成主變頻電源控制器的誤解碼的問題，使得多臺并聯(lián)的變頻電源輸出電壓的不同步性控制在I μ s內(nèi)，既提高了多個變頻電源輸出的同步性，又解決了多個電源輸出之間的環(huán)流問題，同時通過對主、從變頻電源之間設(shè)置保護信號，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對多臺變頻電源發(fā)生故障時無法實現(xiàn)補救操作的缺陷。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括兩組或多組并聯(lián)的帶有限流電抗器的變頻電源，其中主變頻電源的輸出端與主限流電抗器的輸入相連并傳輸主變頻電源輸出的電壓和電流信號，從變頻電源的輸出端與從限流電抗器的輸入端相連并傳輸從變頻電源輸出的電壓和電流信號，主限流電抗器的兩個輸出端與從限流、電抗器的兩個輸出端相連并傳輸并聯(lián)后的變頻電源的電壓與電流，兩個并聯(lián)后的限流電抗器的輸出端與待測勵磁變壓器的原邊相連接，主變頻電源的光纖口與從變頻電源的光纖口直接相連并傳輸IGBT的驅(qū)動信號以及保護信號實現(xiàn)驅(qū)動信號零延時傳輸。所述的驅(qū)動信號零延時傳輸是指通過光纖并聯(lián)回路傳輸IGBT的驅(qū)動信號以及保護信號，即主變頻電源的光纖發(fā)送端口與從變頻電源的光線接收端口相連并傳輸IGBT驅(qū)動信號；從變頻電源的光纖發(fā)送端口與主變頻電源的接收端口相連并傳輸保護信號。所述的變頻電源內(nèi)置有電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組、用于采集所有從變頻電源的反饋信號以及并聯(lián)系統(tǒng)升壓參數(shù)的控制器以及由分路模塊和多路保護信號處理模塊組成的并聯(lián)信號處理模塊，其中從變頻電源的控制器設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，主變頻電源控制從變頻電源的運行，主變頻電源的控制器輸出一路IGBT驅(qū)動信號，經(jīng)過分路模塊將該IGBT驅(qū)動信號分為多路并經(jīng)過電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組生成多路光纖信號并分別傳輸至主變頻電源與各從變頻電源；多路保護信號處理模塊接收來自各個從變頻電源的IGBT模塊輸出的保護信號，經(jīng)過邏輯判斷后在發(fā)生故障時生成中斷信號并輸出至主變頻電源的控制器，當(dāng)主變頻電源的控制器檢測到有中斷信號發(fā)生時，立即停止所有電源的輸出并自動分閘，根據(jù)收到的中斷信號進行具體從變頻電源的故障保護判斷，并顯示于液晶屏上。所述的限流電抗器用來防止電流的突變，抑制了主從變頻電源之間產(chǎn)生的環(huán)流，對主從變頻電源以及試品都起到保護作用，該電抗器為50μΗ單相電抗器；所述的多路光纖信號包括主變頻電源發(fā)送給主、從變頻電源的IGBT驅(qū)動信號以及由IGBT傳輸回來的保護信號。所述的并聯(lián)信號處理模塊將主變頻電源發(fā)出的IGBT驅(qū)動信號經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換后通過電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組分路為N路，N為變頻電源總數(shù)，其中一路發(fā)送給主變頻電源，剩下的N-1路驅(qū)動信號發(fā)送給各從變頻電源，以保證主從變頻電源發(fā)出的IGBT驅(qū)動信號的同步性。所述的保護信號是指當(dāng)主、從變頻電源中任何一臺電源的IGBT發(fā)生如過電流、溫度異常以及電壓上升太快故障時發(fā)出的報警信號，該保護信號在IGBT正常工作時為低電平，當(dāng)IGBT發(fā)生工作異常時則從低電平變?yōu)楦唠娖?。所述的多路保護信號處理模塊接收N個變頻電源的IGBT模塊的保護信號，N為變頻電源總數(shù)，經(jīng)邏輯判斷后在發(fā)生故障時發(fā)出中斷信號至主變頻電源的控制器，此時異常的變頻電源的IGBT模塊已經(jīng)停止輸出，主變頻電源的控制器一旦收到中斷信號則停止所有電源的輸出并自動分閘，并根據(jù)中斷信號判斷發(fā)生故障的從變頻電源。
所述的中斷信號為一個十六進制的0x0000字符，當(dāng)中斷字符為0x01時，為主變頻電源IGBT異常；當(dāng)中斷字符為OxOi時，為第1-Ι號從變頻電源的IGBT異常，i為N以內(nèi)的自然常數(shù)；當(dāng)中斷字符為Oxf I時，為變頻電源過流保護；當(dāng)中斷字符為Oxf 2時，為變頻電源的過壓保護；當(dāng)中斷字符為0xf3時，為變頻電源的缺相保護；當(dāng)中斷字符為0xf4時，為變頻電源的放電保護。本發(fā)明通過以下方式進行工作當(dāng)系統(tǒng)上電開機時，主從變頻電源均首先進行自檢，確認(rèn)系統(tǒng)無故障和無報警時方能進行操作。自檢完成后，主變頻電源的控制電路向從變頻電源發(fā)送控制信號以及驅(qū)動信號，在運行過程中，當(dāng)主從變頻電源中任何一臺變頻電源有異常均向主變頻電源發(fā)送保護信號，主變頻電源響應(yīng)保護，切斷輸出；主變頻電源顯示兩臺電源的運行狀態(tài)和保護狀態(tài)，限流電抗器并聯(lián)后連接到負(fù)載，向負(fù)載提供試驗電壓和電流。
技術(shù)效果
本發(fā)明通過將兩臺變頻電源并聯(lián)使用，實現(xiàn)了功率和容量提升，滿足了大功率耐壓試驗的需求，且每單臺電源結(jié)構(gòu)控制方式不變，并且省去一臺電源的控制，將其中一臺作為主機，主機負(fù)責(zé)控制主從機兩臺變頻電源的IGBT輸出、控制信號的發(fā)出以及兩臺電源的保護；本發(fā)明采用主變頻電源控制和增加單相限流電抗器的技術(shù)，使得主、從變頻電源輸出分別與相應(yīng)的單相限流電抗器連接，兩臺變頻電源的并聯(lián)通過單相限流電抗器的輸出端并聯(lián)來實現(xiàn)，最后接到勵磁變壓器的原邊，這樣既實現(xiàn)了并聯(lián)后變頻電源裝置容量和功率的提升，又解決了勵磁變壓器兩原邊會由于輸入的不同步而導(dǎo)致的涌流和鐵心飽和等現(xiàn)象，同時還包括以下技術(shù)效果I)可以實現(xiàn)任何一臺電源故障時，所有電源都立即停止工作并分閘，并經(jīng)過主電源的程序判斷，顯示為何種保護，保護了設(shè)備、系統(tǒng)甚至電網(wǎng)的安全；2)通過將兩臺無局放電源的并聯(lián)使用，并聯(lián)后的兩臺電源仍滿足無局放的要求，經(jīng)測試，并聯(lián)后的主從變頻電源的局放量為5Pc，使得500kV電壓等級以下主變的無局放試驗得以順利進行；3)通過主從機IGBT驅(qū)動信號米用光纖傳輸?shù)姆绞?將一路驅(qū)動信號分為N路,其中一路發(fā)送給主變頻電源，剩下的N-1路驅(qū)動信號發(fā)送給各從變頻電源，實現(xiàn)了不同變頻電源之間的IGBT模塊并聯(lián)，解決了國內(nèi)試驗電源行業(yè)內(nèi)IGBT并聯(lián)的同步性問題，將兩臺變頻電源并聯(lián)后的電源輸出同步性得到了有效控制，經(jīng)測試，兩變頻電源輸出的同步性控制在了 1μ s以內(nèi)；4)變頻電源輸出端口接限流電抗器，抑制兩臺變頻電源之間產(chǎn)生的環(huán)流，同時對輸出波形進行濾波，改善了變頻電源的輸出波形質(zhì)量；5)主從變頻電源內(nèi)部的結(jié)構(gòu)一樣，任意一臺均可單獨使用，并在不同的并聯(lián)試驗條件下任何一臺均可作為主變頻電源工作，不存在必須使用指定的一臺變頻電源作為主變頻電源。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為單臺變頻電源結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為主變頻電源的異常保護判斷流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例如圖I所示，本電源包括主變頻電源I、從變頻電源2、光纖并聯(lián)回路3、主限流電抗器4和從限流電抗器5，其中主變頻電源I和從變頻電源2之間通過光纖并聯(lián)回路3連接，主變頻電源I的控制電路通過光纖并聯(lián)回路3向從變頻電源2發(fā)送控制信號以及驅(qū)動信號，從變頻電源2向主變頻電源I發(fā)送保護信號，主變頻電源I的液晶屏顯示兩臺電源的運行和保護。
主變頻電源I的輸出端outl接主限流電抗器4的輸入端IN1，主變頻電源I的輸出端out2接主限流電抗器4的輸入端IN2 ;從變頻電源2的輸出端outl接從限流電抗器5的輸入端INl，從變頻電源2的輸出端out2接從限流電抗器5的輸入端IN2 ；主限流電抗器4的輸出端al與從限流電抗器5的輸出端a2相連作為正極輸出端0+ ;主限流電抗器4的輸出端Xl與從限流電抗器5的輸出端x2相連作為負(fù)極輸出端O-;正極輸出端0+與負(fù)極輸出端O-接負(fù)載。所述的光纖并聯(lián)回路3采用多組光纖傳輸線組成，主要傳輸主變頻電源的驅(qū)動信號和控制信號，以及從變頻電源向主變頻電源傳輸?shù)谋Ｗo信號，以3根為一組，即如果是兩臺電源并聯(lián)則需要兩組光纖，如是N組并聯(lián)，則需要2N組光纖；所述的限流電抗器4與限流電抗器5主要是抑制電流的突變，參數(shù)相同，用來向負(fù)載傳輸試驗電壓和試驗電流。如圖2所示，所述的變頻電源內(nèi)置有電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組、用于采集所有從變頻電源的反饋信號以及并聯(lián)系統(tǒng)升壓參數(shù)的控制器以及由分路模塊和多路保護信號處理模塊組成的并聯(lián)信號處理模塊，其中從變頻電源的控制器設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，主變頻電源控制從變頻電源的運行，主變頻電源的控制器輸出一路IGBT驅(qū)動信號，經(jīng)過分路模塊將該IGBT驅(qū)動信號分為多路并經(jīng)過電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組生成多路光纖信號并分別傳輸至主變頻電源與各從變頻電源；多路保護信號處理模塊接收來自各個從變頻電源的IGBT模塊輸出的保護信號，經(jīng)過邏輯判斷后在發(fā)生故障時生成中斷信號并輸出至主變頻電源的控制器，當(dāng)主變頻電源的控制器檢測到有中斷信號發(fā)生時，立即停止所有電源的輸出并自動分閘，根據(jù)收到的中斷信號進行具體從變頻電源的故障保護判斷，并顯示于液晶屏上。如圖3所示，所述的中斷信號為一個十六進制的0x0000字符，當(dāng)中斷字符為0x01時，為主變頻電源IGBT異常；當(dāng)中斷字符為OxOi時，為第i-Ι號從變頻電源的IGBT異常，i為N以內(nèi)的自然常數(shù)；當(dāng)中斷字符為Oxfl時，為變頻電源過流保護；當(dāng)中斷字符為0xf2時，為變頻電源的過壓保護；當(dāng)中斷字符為Oxf3時，為變頻電源的缺相保護；當(dāng)中斷字符為0xf4時，為變頻電源的放電保護。本實施具體通過以下方式進行工作當(dāng)系統(tǒng)上電開機時，主從變頻電源均首先進行自檢，確認(rèn)系統(tǒng)無故障和無報警時方能進行操作。自檢完成后，主變頻電源的控制電路向從變頻電源發(fā)送控制信號以及驅(qū)動信號，在運行過程中，當(dāng)主從變頻電源中任何一臺變頻電源有異常均向主變頻電源發(fā)送保護信號，主變頻電源響應(yīng)保護，切斷輸出；主變頻電源顯示兩臺電源的運行狀態(tài)和保護狀態(tài)，限流電抗器并聯(lián)后連接到負(fù)載，向負(fù)載提供試驗電壓和電流。
權(quán)利要求
1.一種并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征在于，包括兩組或多組并聯(lián)的帶有限流電抗器的變頻電源，其中主變頻電源的輸出端與主限流電抗器的輸入相連并傳輸主變頻電源輸出的電壓和電流信號，從變頻電源的輸出端與從限流電抗器的輸入端相連并傳輸從變頻電源輸出的電壓和電流信號，主限流電抗器的兩個輸出端與從限流電抗器的兩個輸出端相連并傳輸并聯(lián)后的變頻電源的電壓與電流，兩個并聯(lián)后的限流電抗器的輸出端與待測勵磁變壓器的原邊相連接，主變頻電源的光纖口與從變頻電源的光纖口直接相連并傳輸IGBT的驅(qū)動信號以及保護信號實現(xiàn)驅(qū)動信號零延時傳輸； 所述的驅(qū)動信號零延時傳輸是指通過光纖并聯(lián)回路傳輸IGBT的驅(qū)動信號以及保護信號，即主變頻電源的光纖發(fā)送端口與從變頻電源的光線接收端口相連并傳輸IGBT驅(qū)動信號；從變頻電源的光纖發(fā)送端口與主變頻電源的接收端口相連并傳輸保護信號； 所述的變頻電源內(nèi)置有電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組、用于采集所有從變頻電源的反饋信號以及并聯(lián)系統(tǒng)升壓參數(shù)的控制器以及由分路模塊和多路保護信號處理模塊組成的并聯(lián)信號處理模塊，其中從變頻電源的控制器設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，主變頻電源控制從變頻電源的運行，主變頻電源的控制器輸出一路IGBT驅(qū)動信號，經(jīng)過分路模塊將該IGBT驅(qū)動信號分為多路并經(jīng)過電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組生成多路光纖信號并分別傳輸至主變頻電源與各從變頻電源；多路保護信號處理模塊接收來自各個從變頻電源的IGBT模塊輸出的保護信號，經(jīng)過邏輯判斷后在發(fā)生故障時生成中斷信號并輸出至主變頻電源的控制器，當(dāng)主變頻電源的控制器檢測到有中斷信號發(fā)生時，立即停止所有電源的輸出并自動分閘，根據(jù)收到的中斷信號進行具體從變頻電源的故障保護判斷，并顯示于液晶屏上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征是，所述的限流電抗器用來防止電流的突變，抑制了主從變頻電源之間產(chǎn)生的環(huán)流，對主從變頻電源以及試品都起到保護作用，該電抗器為50 μ H單相電抗器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征是，所述的并聯(lián)信號處理模塊將主變頻電源發(fā)出的IGBT驅(qū)動信號經(jīng)過電光轉(zhuǎn)換后通過電光/光電轉(zhuǎn)換模塊組分路為N路，N為變頻電源總數(shù)，其中一路發(fā)送給主變頻電源，剩下的N-I路驅(qū)動信號發(fā)送給各從變頻電源，以保證主從變頻電源發(fā)出的IGBT驅(qū)動信號的同步性。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征是，所述的保護信號是指當(dāng)主、從變頻電源中任何一臺電源的IGBT發(fā)生如過電流、溫度異常以及電壓上升太快故障時發(fā)出的報警信號，該保護信號在IGBT正常工作時為低電平，當(dāng)IGBT發(fā)生工作異常時則從低電平變?yōu)楦唠娖健?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征是，所述的多路保護信號處理模塊接收N個變頻電源的IGBT模塊的保護信號，N為變頻電源總數(shù)，經(jīng)邏輯判斷后在發(fā)生故障時發(fā)出中斷信號至主變頻電源的控制器，此時異常的變頻電源的IGBT模塊已經(jīng)停止輸出，主變頻電源的控制器一旦收到中斷信號則停止所有電源的輸出并自動分閘，并根據(jù)中斷信號判斷發(fā)生故障的從變頻電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，其特征是，所述的中斷信號為一個十六進制的0x0000字符，當(dāng)中斷字符為0x01時，為主變頻電源IGBT異常；當(dāng)中斷字符為OxOi時，為第i-Ι號從變頻電源的IGBT異常，i為N以內(nèi)的自然常數(shù)；當(dāng)中斷字符為Oxfl時，為變頻電源過流保護；當(dāng)中斷字符為0xf2時，為變頻電源的過壓保護；當(dāng)中斷字符為0xf3時，為變頻電源的缺相保護；當(dāng)中斷字符為0xf4時，為變頻電源的放電保 護。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的并聯(lián)的大功率高壓試驗用變頻電源，包括兩組或多組并聯(lián)的帶有限流電抗器的變頻電源；本發(fā)明避免了由于兩臺或多臺電源并聯(lián)運行時光纖通信傳輸信號量大而造成主變頻電源控制器的誤解碼的問題，使得多臺并聯(lián)的變頻電源輸出電壓的不同步性控制在1μs內(nèi)，既提高了多個變頻電源輸出的同步性，又解決了多個電源輸出之間的環(huán)流問題，同時通過對主、從變頻電源之間設(shè)置保護信號，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對多臺變頻電源發(fā)生故障時無法實現(xiàn)補救操作的缺陷。
文檔編號H02H7/12GK102983754SQ201210577079
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者李剛, 董建偉, 張志英, 劉彬, 郭曉林 申請人:思源電氣股份有限公司