專利名稱：用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是在電力專業(yè)內(nèi)以動(dòng)力半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)，可以當(dāng)成正反并聯(lián)可控硅閥組TCR、異步電機(jī)軟啟動(dòng)及其它設(shè)備的等效電流源和電壓源使用，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
背景技術(shù)：
眾所周知用于可控硅閥組高壓直流輸電(HVDC)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方式(專利ABB IPN: WO02/067003 Al, IPC: G01R31/333)包括被測(cè)閥組Vt,電流源CUS，電壓源V0S，電壓振蕩回路(Cs，L2 η Va5)，脈沖形成器IG和其它環(huán)節(jié)組成。此實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方式接線只針對(duì)單向可控硅閥組而言。這個(gè)用于可控硅控制電抗器(TCR)可控硅閥組檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)(Baoliang Sheng,Senior Member, IEEE; Marcio Oliveira, Member, IEEE; Hans-Ola Bjarme, “SyntheticTest Circuits for the Operational Tests of TCR and TSC Thyristor Valves，，·-IEEE-PES T&D Conference, Chicago, Illinois, USA, April 21-22，2008)，(參見Fig. 1)，包括用于連接被測(cè)閥組(Vtl+/Vtl_)的接地母線和等電位母線，單極性的直流電壓源(DC Source),連接在直流電壓源輸出端第一組電容器組C2，在電壓振蕩回路中串聯(lián)有第二組電容器組Cs，電抗器組LI和第一個(gè)可控硅閥組Va3/Va4，第二個(gè)輸出端連接在接地母線上。同時(shí)還包括有串連在第一組電容器C2上的可控硅閥組Va2和電抗器L2，與之并聯(lián)的電壓振蕩回路中電容器組Va2。除此之外還有電流回路(G/Lg, Ls, Val+/Val _)和包含有并聯(lián)被檢測(cè)可控硅閥組沖擊回路(Imp. Gen.) Vtl+/Vtl _此實(shí)驗(yàn)臺(tái)在電壓振蕩回路不平衡工作時(shí)存在有嚴(yán)重不足，即當(dāng)?shù)诙M電容器組Cs再次充電時(shí)由第一組電容器組C2經(jīng)過可控硅閥組Va2和電抗器L2只有單極性電壓。同樣的，在被檢測(cè)可控硅閥組Vtl+/Vtl電流周波和電壓周波上也是如此，并且正極和負(fù)極上的參數(shù)會(huì)不一致。除此之外，電壓振蕩回路不能保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)長時(shí)間對(duì)被檢測(cè)可控硅閥組Vtl+/Vtl進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能進(jìn)行時(shí)間約為系統(tǒng)電壓半個(gè)周波的長度檢測(cè)；第二組電容器組Cs再次充電時(shí)每個(gè)周波都需要補(bǔ)充時(shí)間并且要保證可控硅閥組Va2的安全切除。結(jié)論即此種方法不能實(shí)現(xiàn)在整流過電壓尖峰時(shí)投入被檢測(cè)可控硅閥組Vtl+/Vtl_。并且它還有另一個(gè)嚴(yán)重的不足，即直流電壓源(DC Source)和第一組電容器C2必須保持高電壓(達(dá)到80kV)，可控硅閥組Va2的再次充電是這個(gè)電壓的兩倍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)的負(fù)載特性，保證了被檢測(cè)可控硅閥組電流周波和電壓周波的平衡性，簡化了復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高了實(shí)驗(yàn)的安全運(yùn)行狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，包括用于連接被檢測(cè)可控硅閥組的接地母線和等電位母線；直流電壓源；連接在直流電壓源輸出端的第一組電容器；由第二組電容器、電抗器及第一個(gè)可控硅閥組串聯(lián)組成的電壓振蕩回路；電壓振蕩回路的輸出端與等電位母線相連，本發(fā)明的特征在于，該試驗(yàn)臺(tái)設(shè)有整流環(huán)節(jié)；直流電壓源和第一組電容器都是雙方向極性的，并且直流電壓源和第一組電容器的零點(diǎn)均連接在接地母線上；整流環(huán)節(jié)的輸出端與電壓振蕩回路相連接，其正極和負(fù)極的連接與第一組電容器、直流電壓源的極性相對(duì)應(yīng)。所述的整流環(huán)節(jié)是由連接在整流環(huán)節(jié)正極和輸出端之間的第二個(gè)可控硅閥組、及連接在整流環(huán)節(jié)負(fù)極和輸出端之間的第三個(gè)可控硅閥組構(gòu)成的，第二個(gè)可控硅閥組、第三個(gè)可控硅閥組均由成對(duì)的正反并聯(lián)的可控硅和二極管組成。在這種情況下整流環(huán)節(jié)保證按順序的將第一組電容器正極和負(fù)極與電壓振蕩回路第二個(gè)輸出端連接，這個(gè)過程可順利實(shí)現(xiàn)第二組電容器的再次充電過程和經(jīng)過第一組電容器電壓振蕩回路的整流過程。在第二組電容器上過充電和再次充電流過的是一個(gè)(對(duì)稱)正負(fù)方向的電壓。第二組電容器上沒有特別的充電間隔。在半個(gè)周波長度允許的范圍之內(nèi)除了被檢測(cè)可控硅閥組電導(dǎo)率長時(shí)間限定影響可控硅閥組的切斷之外，被檢測(cè)可控硅閥組 的整流要在電壓尖峰時(shí)完成(在最不好的嚴(yán)重情況下的整流)。為了簡化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)和它的安全運(yùn)行，直流電壓源是兩極性方向的，第一組電容器的電壓不大于±5. 5kV，第二個(gè)可控硅閥組和第三個(gè)可控硅閥組的整流電壓為llkV。

圖I為用于檢測(cè)可控硅閥組的實(shí)驗(yàn)站電氣接線原理圖；圖2，3，4為實(shí)驗(yàn)站工作原理的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
在圖I中實(shí)驗(yàn)站的電氣接線圖包括接地母線I和等電位母線2，被檢測(cè)可控硅閥組3，直流電壓源4，第一組電容器5，電壓振蕩回路6，整流環(huán)節(jié)7，電流回路8，沖擊回路9，分布電容回路10，第一個(gè)保護(hù)電抗器11和第二個(gè)保護(hù)電抗器12，控制系統(tǒng)13，電壓互感器14，第一個(gè)電流互感器15和第二個(gè)電流互感器16，被檢測(cè)可控硅閥組3的可控硅是正反并聯(lián)形式，正方向?yàn)?7反方向?yàn)?8。被檢測(cè)可控娃閥組3的正方向17和反方向18的輸入端分別以3+和3-來標(biāo)識(shí)。直流電壓源4輸出端的正方向標(biāo)識(shí)為PV，負(fù)方向標(biāo)識(shí)為NV，零標(biāo)識(shí)為MV，第一個(gè)二極管單元19，第二個(gè)二極管單元20，自耦變壓器21它的一次繞組為vN(t)的電壓，二次繞組第一個(gè)輸出端連接在第一個(gè)陽極一陰極二極管單元19的正極端，它的二次繞組的第二個(gè)輸出端連接在陰極——陽極二極管單元20的負(fù)極端和零極端。第一組電容器5正極為PV，負(fù)極NV和零極MV，由二個(gè)單元組成，這兩個(gè)單元分別為22和23。22單元的第一個(gè)輸出端連接于第一組電容器5的正極PV端，23單元的第二個(gè)輸出端連接于第一組電容器5的負(fù)極NV端，22單元的第二個(gè)輸出端和23單元的第一個(gè)輸出端與零極的MV相連接。電壓振蕩回路6由第二組電容器24，電抗器25和第一個(gè)可控硅閥組26組成，第一個(gè)可控硅閥組26由正方向可控硅27和反方向可控硅28組成，電壓振蕩回路6的第一個(gè)可控硅閥組26正方向標(biāo)識(shí)為6+，反方向標(biāo)識(shí)為6_。整流環(huán)節(jié)7的輸出為0UT，正極PV和負(fù)極NV，整流環(huán)節(jié)7包含有第二個(gè)可控硅閥組29和第三個(gè)可控硅閥組30，第二個(gè)可控硅閥組29和第三個(gè)可控硅閥組30均由正反并聯(lián)的可控硅和二極管組成?？煽毓杌芈窞?1，二極管回路為32，并且可控硅回路31的陽極和二極管回路32的陰極為可控硅閥組29 (30)第一個(gè)輸出端，可控硅回路31的陰極和二極管回路32的陽極為可控硅閥組29 (30)的第二個(gè)輸出端。整流環(huán)節(jié)7的輸出端OUT與第二個(gè)可控硅閥組29的第二個(gè)輸出和第三個(gè)可控硅閥組30的第一個(gè)輸出端連接，正極PV和負(fù)極NV分別與第二個(gè)可控硅閥組29的第一個(gè)輸出端和第三個(gè)可控硅閥組30的第二個(gè)輸出端連接。整流環(huán)節(jié)7中第二個(gè)可控硅閥組29中的31可控硅正方向標(biāo)識(shí)為7+，第三個(gè)可控硅閥組30中的負(fù)方向標(biāo)識(shí)為7_。電流回路8中串聯(lián)有交流電壓源，即一次側(cè)繞組電壓為vN(t)的變壓器33，限流電抗器34和第四個(gè)可控硅閥組35，在第四個(gè)可控硅閥組35中由正方向36反方向37的可控硅組成，保護(hù)回路38 (舉例，RC回路或其它)，電流回路由變壓器33的第二次繞組串聯(lián)和限流電抗器34組成，電流回路8中第四個(gè)可控硅閥組35單元中的正方向可控硅36標(biāo)識(shí)為8+，反方向可控硅37的標(biāo)識(shí)為8_。沖擊回路9由電流(電壓)脈沖發(fā)生器形式出現(xiàn)，(即圖2和圖3)?？刂葡到y(tǒng)13為帶有程序芯片的模擬-數(shù)字系統(tǒng)。直流電壓源4和第一組電容器5彼此連接并保持極性一致(PV、MV及NV)。第一組電容器5的零極MV和直流電壓源的零 極MV通過第二個(gè)電流互感器16和接地母線I相連接，第一組電容器5的正極PV和負(fù)極NV分別與第一個(gè)保護(hù)電抗器11及第二個(gè)保護(hù)電抗器12相連接并保持與整流環(huán)節(jié)7的PV和NV極性相一致。整流環(huán)節(jié)7的輸出端OUT與和等電位母線2連接的電壓振蕩回路6相連。電流回路8的一個(gè)輸出端連接在等電位母線2上，另一個(gè)輸出端與電流互感器15和接地母線I相連。被檢測(cè)可控硅閥組3、沖擊回路9和分布電容回路10兩端分別連接在等電位母線2和接地母線I上。電壓互感器14，它帶有輸入電壓為vN(t)的輸出端，第一個(gè)電流互感器15和第二個(gè)電流互感器16的輸出端與控制系統(tǒng)13連接，輸出端與被檢測(cè)可控硅閥組3的控制輸入相對(duì)應(yīng)用3+，3-標(biāo)識(shí)，電壓振蕩回路6+，6_，整流環(huán)節(jié)7+，7_，電流回路8+，8-來表
/Jn ο在時(shí)序圖2，3，4中e(t)-電壓振蕩回路中的電動(dòng)勢(shì)等于第一組電容器5中的第 一個(gè)22單元或者第二個(gè)23單元與第二組電容器24的電壓值，在保護(hù)電抗器電感為零e (t)等于圖I中節(jié)點(diǎn)E的電壓vE(t)，Vs -第一組電容器5的正電壓或者是負(fù)電壓；iv(t)_電壓振蕩回路6的電流，這里tv -為電流步長；iT(t)-被檢測(cè)可控硅閥組3的電流；vT(t)被檢測(cè)可控硅閥組的電壓；3+和3_，6+和6_，7+和7-分別為控制脈沖，與被檢測(cè)可控硅閥組3，電壓振蕩回路6和整流環(huán)節(jié)7的正極(+ )與負(fù)極方向(_)相對(duì)應(yīng)；t -實(shí)際時(shí)間值^tpt2,…時(shí)間讀數(shù)點(diǎn)。在圖2的時(shí)序圖中v24(t)表示第二組電容器24的電壓，這里Vtl, V1, V4和V5表示第二組電容器24在時(shí)間V t1；t4和t5的電壓值；V21 (t)表示在自耦變壓器21 二次繞阻上的電壓；v22(t) Hv23(t)表示在第一組電容器5中第22單元和23單元的電壓，這里AVsi η AVs5表示23單元和22單元的放電電壓值；VEUtlJ和vE (t4_)表示 Ve (t)在時(shí)間 tQ_ 和 t4_ (t0_ — tQ H t4_ — t4 的值,并且 tQ_ < t0 H t4_ < t4,后面文章所提到的都與這里的解釋相同)；E1 = Mt1)和^ = “、)表示電壓振蕩回路中整流的電動(dòng)勢(shì)(曲線e(t) vT(t)) ；v10(t0J和v1(l(t4_)表示分布電容回路10在時(shí)間點(diǎn)to-和t4_的電壓，Vmi H Vm5表示被檢測(cè)可控硅閥組3在它的過電壓時(shí)切斷的幅值(曲線Vt(t))。在時(shí)序圖3和時(shí)序圖4中v26(t)表示第一個(gè)可控娃閥組26的電壓,這里V26(t4_)= vE(t4_)和Vffi(t1Q_) = Ve(t1Q_);系統(tǒng)電壓；ic(t)表示電流回路8中的電流；8+和8-表示在電流回路8中的正方向(+ )和負(fù)方向(_);電壓振蕩回路的整流電動(dòng)勢(shì)在穩(wěn)定狀態(tài)工作(曲線e(t)和vT(t)-只在圖3中)；VM表示在電壓振蕩回路穩(wěn)定工作狀態(tài)中被檢測(cè)可控硅閥組3在過電壓時(shí)的幅值(曲線vT(t))。為了簡化電流曲線ic(t)，iv(t)和“⑴沒有畫出切斷可控硅閥組反方向波型曲線。在圖2的時(shí)序圖中為方便觀看按比例尺放大畫出曲線 v21(t), V22 (t)和 v23(t)。實(shí)驗(yàn)站通過以下方式對(duì)被檢測(cè)可控硅閥組3進(jìn)行工作。電壓振蕩回路6，電流回路8和沖擊回路9是實(shí)驗(yàn)站獨(dú)立發(fā)揮作用的，它們也取決于控制系統(tǒng)13的工作狀態(tài)；電壓的同步信號(hào)為系統(tǒng)的vN(t)，電流同步信號(hào)為電流回路8中的ijt)和電壓振蕩回路6中的iv(t)，它們與電壓互感器14的輸出端和第一個(gè)電流互感器15和第二個(gè)電流互感16互相聯(lián)系。按不同的工作狀態(tài)以時(shí)序圖2，3，4的工作曲線由信號(hào)3+，3_，6+，6_，7+，7_，8+，8-進(jìn)到控制系統(tǒng)13的輸入端。這些工作狀態(tài)給出了各種不同的工作程序。實(shí)驗(yàn)站在對(duì)工作分析時(shí)必須遵循下列條件第一組電容器5中的22單元和23單元中的電容值C22 η C23要 比第二組電容器24的電容值C24大得多，即C22 = C23 = Cs >> C240用于整流環(huán)節(jié)7限事故電流的第一個(gè)保護(hù)電抗器11和第二個(gè)保護(hù)電抗器12的電感量數(shù)值L11和L12遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電抗器25 (L25)的數(shù)值，即=L11 = L12 << L25 0第一組電容器5中的22單元和23單元的充電是由直流電壓源4的兩極性方向得到的，電壓等于零，電壓為+Vs和-Vs，可控硅閥組的整流要在時(shí)間間隔之前完成。實(shí)驗(yàn)站的特殊之處就在于通過簡單的方式來完成所有的功能，被檢測(cè)可控硅閥組3的整流是通過電壓振蕩回路6來實(shí)現(xiàn)的(見時(shí)序圖2)，就是說在電流回路8輸入端沒有控制脈沖8+和8_，流過的電流為ic(t) = O (時(shí)序圖2中沒有顯示)。在時(shí)間點(diǎn)為V時(shí)(時(shí)序圖2)由第一個(gè)可控硅閥組26中的28反方向回路通過脈沖6-打開。使在第二組電容器24的電壓在此時(shí)為V24UciJ=-Vc^到被檢測(cè)可控硅閥組上的電壓為通過第一個(gè)可控硅閥組26的反方向28回路和第二個(gè)可控硅閥組29中的二極管回路32疊加第二組電容器24的電壓-Vtl和第一組電容器5中22單元的電壓為+Vs，即vT(t0J = e (V) =Vs-V0 < O0在時(shí)間點(diǎn)h上同時(shí)由整流環(huán)節(jié)7給出的7-和控制系統(tǒng)給出3-的控制脈沖給到被檢測(cè)可控硅閥組3上。被檢測(cè)可控硅閥組3投入反方向18回路的電壓，它上面的電壓到零點(diǎn)(時(shí)序圖％(0，時(shí)間)。在整流環(huán)節(jié)7上包括在第三個(gè)可控硅閥組30中的可控硅回路31，它可以同時(shí)切斷第二個(gè)可控硅29上的二極管回路32。第二組電容器24的過充電是由以下順序完成的第三個(gè)可控硅閥組30中的31可控硅回路——第二個(gè)保護(hù)電抗器12——第一組電容器5中第二個(gè)單元23——第二個(gè)電流互感器16——接地母線I——被檢測(cè)可控硅閥組3中反方向回路18——等電位母線2——第一個(gè)可控硅閥組26中的反方向回路28——電抗器25。如果在此過程中理想條件下沒有損耗，那么時(shí)間導(dǎo)納從h到h = t0+tv它的電流即iv(/) = -(Vs +V0)- ■ sin -^==，⑴這里L(fēng) = Ln+L25 = L12+L25, C = Cs · C24 / (Cs+C24)和 = 71. · -\JL · C ;實(shí)際電動(dòng)勢(shì)[0024]
權(quán)利要求1.用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，包括用于連接被檢測(cè)可控硅閥組的接地母線和等電位母線；直流電壓源；連接在直流電壓源輸出端的第一組電容器；由串聯(lián)電容器、電抗器及第一個(gè)可控硅閥組串聯(lián)組成的電壓振蕩回路；電壓振蕩回路的輸出端與等電位母線相連，本發(fā)明的特征在于，該試驗(yàn)臺(tái)設(shè)有整流環(huán)節(jié)；直流電壓源和第一組電容器都是雙方向極性的，并且直流電壓源和第一組電容器的零點(diǎn)均連接在接地母線上；整流環(huán)節(jié)的輸出端與電壓振蕩回路相連接，其正極和負(fù)極的連接與第一組電容器、直流電壓源的極性相對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，其特征在于，所述的整流環(huán)節(jié)是由連接在整流環(huán)節(jié)正極和輸出端之間的第二個(gè)可控硅閥組、及連接在整流環(huán)節(jié)負(fù)極和輸出端之間的第三個(gè)可控硅閥組構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，其特征在于，所述的第二個(gè)可控硅閥組、第三個(gè)可控硅閥組均由成對(duì)的正反并聯(lián)的可控硅和ニ極管組成。
專利摘要一種用于可控硅閥組檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)站，該實(shí)驗(yàn)站以動(dòng)力半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)，可以當(dāng)成正反并聯(lián)可控硅閥組的等效電流源和電壓源使用，并對(duì)閥組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型的特征在于，該試驗(yàn)臺(tái)設(shè)有整流環(huán)節(jié)；直流電壓源和第一組電容器都是雙方向極性的，并且直流電壓源和第一組電容器的零點(diǎn)均連接在接地母線上；被測(cè)可控硅閥組與等電位母線及接地母線系統(tǒng)連接，電壓振蕩回路的第一個(gè)輸出端與等電位母線連接，第二個(gè)輸出端與整流環(huán)節(jié)連接。被檢測(cè)可控硅閥組在第二組充電電容器以及電壓振蕩回路的共同作用下，通過整流環(huán)節(jié)由直流電壓源同時(shí)得到的對(duì)稱正負(fù)兩極性來得到平均電壓值。此全能實(shí)驗(yàn)站簡化了復(fù)雜的設(shè)備，提高了安全運(yùn)行并且大大增強(qiáng)了它的負(fù)載特性。
文檔編號(hào)G01R31/327GK202583411SQ20122002735
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者施多夫·亞利山大, 許蓓蓓, 張曉輝, 司明起 申請(qǐng)人:榮信電力電子股份有限公司