一種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測(cè)主電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電容器性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電專用電容器紋 波電流檢測(cè)主電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 柔性直流輸電是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要裝備，與傳統(tǒng)方式相比，柔性直流輸電在孤 島供電、城市配電網(wǎng)的增容改造、交流系統(tǒng)互聯(lián)、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù) 優(yōu)勢(shì)，是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇（見(jiàn)《柔性直流輸電技術(shù)基礎(chǔ)理論研究》）。而此 項(xiàng)目中所需求的電容器也有其獨(dú)特的特點(diǎn)：高電壓、大容量、大電流。為了對(duì)電容器的過(guò)電 流能力進(jìn)行衡量，需要通過(guò)相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，這項(xiàng)技術(shù)就是為了評(píng)價(jià)電 容器的過(guò)流能力的一項(xiàng)技術(shù)（見(jiàn)GB/T17702)。
[0003] 現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)主要有如下幾種：
[0004] 其一，利用50Hz正弦波交流替代紋波電流。這種測(cè)試方法有如下幾個(gè)缺點(diǎn)：第一， 電容器在真正的運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)的電流并非50Hz的交流正弦波，而是頻率500Hz~6kHz， 甚至個(gè)別的達(dá)到20kHz的中頻或高頻紋波，而這兩種不同頻率的紋波電流作用在電容器上 面造成的效果是不同的，頻率越高在相同的有效電流下，電容器所產(chǎn)生的溫升越高。所以， 這種方法雖然在有效電流的顯示相同，但與實(shí)際存在差距，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可參照性不強(qiáng)。第二， 如果施加交流電壓，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)際施加在電容器兩端的有效電流不高，往往低于此類(lèi) 電容器的直流母線電壓。以1200Vdc-800yF產(chǎn)品為例，要求紋波電流為70A，那么如果施 加交流的話，交流電壓的有效值只有278. 7Vac，這個(gè)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于了電容器的額定電壓值 1200Vdc，那么在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就無(wú)法同時(shí)考核電壓對(duì)其的影響。
[0005] 其二，利用變頻電源提供提供電流。這種方法克服了上述方法頻率不同的問(wèn)題，變 頻電源可以提供任意頻率的紋波電流，但上述的第二個(gè)缺點(diǎn)依然存在，無(wú)法同時(shí)兼顧電流 和電壓的雙重考核。另外，變頻電源在輸入端是220V或380V的交流輸入，而輸出卻是高頻 紋波，那么在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于輸出端的電流值較大，造成輸入端的輸入電流過(guò)大，變頻電 源的輸入功率受到限制。大功率變頻電源的造價(jià)成本又過(guò)于高。所以，此種方法對(duì)于容量 較小、電壓較低的電容器來(lái)說(shuō)尚可，但稍微增加些容量則不能滿足。
[0006] 其三，直接裝配在輸電設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)。這種方法克服了上述兩種方法的所有缺 點(diǎn)，并且真實(shí)地反應(yīng)了電容器的實(shí)際工作狀態(tài)。但是它的缺點(diǎn)更多：首先，造價(jià)更高，確切 地說(shuō)它并不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而是實(shí)際設(shè)備，拿實(shí)際設(shè)備來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，這些實(shí)際設(shè)備都是電 力設(shè)施，動(dòng)輒幾十萬(wàn)上百萬(wàn)，即使把單個(gè)配電柜拿出來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，造價(jià)也得幾十萬(wàn)；其次，實(shí) 驗(yàn)范圍窄，只能實(shí)驗(yàn)一種電容器，因?yàn)椴煌碾娙萜饔胁煌耐庑纬叽?，不同的安裝方式， 在設(shè)備上必須給定不同固定支架，但是設(shè)備既然已經(jīng)做好，所有的框架已經(jīng)不可能更改，那 么其它規(guī)格的電容器就無(wú)法放到此臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)，即使體積相同，那么因?yàn)槿萘亢碗?壓的不同也無(wú)法給出不同的電流值；再次，試驗(yàn)成本高，實(shí)際的設(shè)備功率和容量均按實(shí)際設(shè) 計(jì)，那么所需的往往是多組，數(shù)量較多，每做一次試驗(yàn)均需配備多組的電容器來(lái)進(jìn)行；再次， 此種試驗(yàn)方法無(wú)法試驗(yàn)得出電容器的工作余量，設(shè)備所做的實(shí)驗(yàn)只能測(cè)試到實(shí)際運(yùn)行過(guò)程 中的最高值，而非電容器技術(shù)要求的最高值，而技術(shù)要求的最高值往往大于實(shí)際運(yùn)行過(guò)程 中的最高值，這是設(shè)備的設(shè)計(jì)人員預(yù)留的安全系數(shù)；再次，因?yàn)槭窃囼?yàn)設(shè)備，那么在實(shí)驗(yàn)的 過(guò)程中，難免會(huì)有失效的現(xiàn)象，而一旦出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，會(huì)對(duì)此設(shè)備的其它部件造成損害， 造成損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中提到的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可用于對(duì)不同規(guī)格電 容器進(jìn)行紋波電流檢測(cè)，檢測(cè)涵蓋范圍寬，檢測(cè)更準(zhǔn)確，成本低的一種柔性直流輸電專用電 容器紋波電流檢測(cè)主電路。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0009] -種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測(cè)主電路，包括電源模塊、保護(hù)模塊、第 一整流橋、第二整流橋、交流發(fā)生器和放電模塊，電源模塊經(jīng)保護(hù)模塊后分為兩路，一路經(jīng) 調(diào)壓器和升壓器后與第一整流橋連接，第一整流橋的一個(gè)輸出端al作為待檢測(cè)電容器的 一個(gè)接入端cl;另一路經(jīng)降壓器后與第二整流橋連接，第二整流橋與交流發(fā)生器連接，交 流發(fā)生器與第二整流橋相連的一端與第一整流橋的另一輸出端a2連接；交流發(fā)生器的另 一端作為待檢測(cè)電容器的另一個(gè)接入端c2,放電模塊連接在接入端cl和接入端c2之間。 第一整流橋輸出的直流電流施加到待測(cè)電容器C3上，交流發(fā)生器的電阻抗L1產(chǎn)生的紋波 電流附加到待測(cè)電容器C3上對(duì)待測(cè)電容器C3進(jìn)行紋波電流檢測(cè)。
[0010] 所述電源模塊包括兩路電源，分別為380V三相交流電源和220V單相交流電源。
[0011] 所述保護(hù)模塊包括手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1、接觸器J1的常開(kāi)輔助觸頭、預(yù)充電電阻R1和接觸 器J2常開(kāi)輔助觸頭，手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1的一端分別與380V三相交流電源和220V單相交流電源 連接，手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1的另一端與接觸器J1的常開(kāi)輔助觸頭和預(yù)充電電阻R1依次串聯(lián)連接， 接觸器J2常開(kāi)輔助觸頭與預(yù)充電電阻R1并聯(lián)連接，預(yù)充電電阻R1的另一端分為兩路，一 路經(jīng)調(diào)壓器和升壓器后與第一整流橋連接，另一路經(jīng)降壓器與第二整流橋連接。
[0012] 所述調(diào)壓器為380V/380V自耦調(diào)壓器，所述升壓器為380V/850V升壓器， 380V/380V調(diào)壓器的一次側(cè)與預(yù)充電電阻R1的另一端連接，380V/380V調(diào)壓器的二次側(cè)與 380V/850V升壓器的一次側(cè)連接，380V/850V升壓器的二次側(cè)與第一整流橋連接，第一整流 橋的一個(gè)輸出端al作為待檢測(cè)電容器C3的一個(gè)接入端cl;第一整流橋的另一輸出端a2與 交流發(fā)生器的一端連接。380V/380V自耦調(diào)壓器用于調(diào)整第一整流橋的輸出電壓，使待測(cè)電 容器C3的直流電壓達(dá)到需求電壓。
[0013] 在第一整流橋的一個(gè)輸出端al和第一整流橋的另一輸出端a2之間連接有第二電 容器C2,第二電容器C2-方面防止尖峰電壓損壞第二整流橋，另一方面防止直流母線出現(xiàn) 電壓波動(dòng)。
[0014] 所述降壓器為380V/75V降壓器，380V/75V降壓器的一次側(cè)與與預(yù)充電電阻R1的 另一端連接，380V/75V降壓器的二次側(cè)與第二整流橋連接，第二整流橋的一端bl與交流發(fā) 生器連接，第二整流橋的另一端b2接地；交流發(fā)生器與第二整流橋相連的一端與第一整流 橋的另一輸出端a2連接，交流發(fā)生器的另一端作為待檢測(cè)電容器C3的另一個(gè)接入端c2。
[0015] 在第二整流橋的一個(gè)輸出端bl和第一整流橋的另一輸出端b2之間連接有第一電 容器C1，第一電容器Cl一方面防止尖峰電壓損壞第一整流橋，另一方面防止由于過(guò)電壓損 壞第一絕緣柵雙極型晶體管Q1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2。
[0016] 所述交流發(fā)生器包括第一絕緣柵雙極型晶體管Q1、第二絕緣柵雙極型晶體管Q2、 第一二極管D1、第二二極管D2和電抗器L1，第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的集電極C與第 二整流橋的輸出端bl連接，第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的發(fā)射極E與第一二極管D1的負(fù) 極連接，第一二極管D1的正極接地；第二二極管D2的負(fù)極與第一絕緣柵雙極型晶體管Q1 的集電極C連接，第二二極管D2的正極與第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極C連接，第 二絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極E接地并作為待檢測(cè)電容器C3的另一個(gè)接入端c2,電 抗器L1連接在第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的發(fā)射極E1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的 集電極C之間。
[0017] 所述放電模塊包括開(kāi)關(guān)K2和電阻R2,開(kāi)關(guān)K2和電阻R2串聯(lián)連接后連接在接入端 cl和接入端c2之間。當(dāng)待測(cè)電容器C3測(cè)試完成后，通過(guò)電阻R2進(jìn)行放電，當(dāng)待測(cè)電容器 C3的電壓降低至100V時(shí)，待測(cè)電容器C3和第二電容器C2并聯(lián)通過(guò)電阻R2放電。
[0018] 本發(fā)明電源模塊通過(guò)調(diào)壓器、升壓器和第一整流橋給待測(cè)電容器一個(gè)母線電壓， 然后在母線電壓上面再疊加一個(gè)由交流發(fā)生器中的電抗器產(chǎn)生的不同頻率的紋波電流，對(duì) 待測(cè)電容器的性能進(jìn)行檢測(cè)，使得測(cè)試環(huán)境更接近待測(cè)電容器實(shí)際使用的環(huán)境。能更準(zhǔn)確 地提供給使用廠家實(shí)驗(yàn)數(shù)值，以便設(shè)備的設(shè)計(jì)人員更準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)。直流電容器真 正在電路中時(shí)，其所承受的是母線電壓加上紋波電壓，紋波電流來(lái)源于紋波電壓。而本發(fā)明 就是模擬這種工作狀態(tài)，使用第一整流橋提供不變的直流電壓，通過(guò)控制第一絕緣柵雙極 型晶體管Q1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的通斷，電抗器產(chǎn)生紋波電流和電壓。本發(fā)明可 以根據(jù)廠家的不同需求進(jìn)行頻率的設(shè)置，能夠適應(yīng)于各種規(guī)格的電容器，并且能夠針對(duì)一 種規(guī)格進(jìn)行多個(gè)電氣環(huán)境和多個(gè)自然環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。本發(fā)明涵蓋范圍寬，母線電壓的 最高值能夠達(dá)到5000VDC，紋波電流的最大值能夠達(dá)到900A，基本上能夠涵蓋80%以上的 直流應(yīng)用類(lèi)電容器，包括直流支撐、柔直等等。能偶實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格電容器的紋波電流實(shí)驗(yàn)， 更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)電容器的過(guò)電流能力，提供給用戶更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合圖1-2對(duì)實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0022] 實(shí)施例1 :如圖1-2所示，一種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測(cè)主電路，包 括電源模塊1、保護(hù)模塊2、第一整流橋5、第二整流橋8、交流發(fā)生器6和放電模塊7。
[0023] 所述電源模塊1包括兩路電源，分別為380V三相交流電源和220V單相交流電源。
[0024] 所述保護(hù)模塊2包括手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1、接觸器J1的常開(kāi)輔助觸頭、預(yù)充電電阻R1和 接觸器J2常開(kāi)輔助觸頭，手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1的一端分別與380V三相交流電源和220V單相交流 電源連接，手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1的另一端與接觸器J1的常開(kāi)輔助觸頭和預(yù)充電電阻R1依次串聯(lián)連 接，接觸器J2常開(kāi)輔助觸頭與預(yù)充電電阻R1并聯(lián)連接，預(yù)充電電阻R1的另一端分為兩路， 一路經(jīng)調(diào)壓器3和升壓器4后與第一整流橋5連接，另一路經(jīng)降壓器9與第二整流橋8連 接。
[0025] 所述調(diào)壓器3為380V/380V自耦調(diào)壓器，所述升壓器4為380V/850V升壓器。 380V/380V調(diào)壓器的一次側(cè)與預(yù)充電電阻R1的另一端連接，380V/380V調(diào)壓器的二次側(cè)與 380V/850V升壓器的一次側(cè)連接，3