一種直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺。本實(shí)用新型的試驗(yàn)平臺包括依次連接的用于產(chǎn)生高壓大電流振蕩脈沖的沖擊電流發(fā)生裝置、用于控制通過測試對象電流脈沖波形的波形控制裝置、測試對象以及與測試對象串聯(lián)的采樣電阻，該實(shí)驗(yàn)平臺既能符合超導(dǎo)直流限流斷路器測試特點(diǎn)又能滿足高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺的要求，且該實(shí)驗(yàn)平臺體積小，一般實(shí)驗(yàn)室即可滿足安裝條件；由于適用于實(shí)驗(yàn)室條件，因此維護(hù)簡單，試驗(yàn)操作容易，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)低。
【專利說明】
_種直流限流斷路裔局壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]可靠有效的電力供應(yīng)以及開發(fā)利用可再生資源對于改進(jìn)電力傳輸模式提出了巨大的挑戰(zhàn)?；诘蛽p耗、遠(yuǎn)距離、大功率輸電以及更有效地連接可再生能源入網(wǎng)和便于靈活操作的優(yōu)點(diǎn)，高壓直流輸電得到了新的重視。特別是基于電壓源型換流器的柔性直流輸電技術(shù)的出現(xiàn)使得多端高壓直流電網(wǎng)的籌建發(fā)展成為可能，并越來越具吸引力。具有快速開斷直流故障電流和隔離故障功能的直流斷路器是實(shí)現(xiàn)多端高壓直流電網(wǎng)必不可少和至關(guān)重要的元件。
[0003]目前，直流斷路器主要采用高壓直流開關(guān)，但其只適用于點(diǎn)對點(diǎn)的直流輸電系統(tǒng)且開斷時間較長、系統(tǒng)欠穩(wěn)定。因此具有高開斷能力的快速高壓直流斷路器仍然是多端高壓直流發(fā)展的一個瓶頸，限制著多端高壓直流的發(fā)展。因此，人們開始將目光聚焦于超導(dǎo)直流限流斷路器的開發(fā)并向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。而超導(dǎo)限流斷路器現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)化的研究需要與之相適應(yīng)的試驗(yàn)測試設(shè)備。
[0004]基于現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備，類比已有相似產(chǎn)品進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)的研發(fā)方式，其研發(fā)成本和研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)相對較低，是研發(fā)中常常采取的方法。在超導(dǎo)直流限流斷路器的研發(fā)中也不例夕卜，研發(fā)過程中大量沿用了高壓直流開關(guān)試驗(yàn)設(shè)備對超導(dǎo)直流限流斷路器進(jìn)行測試。而超導(dǎo)直流限流斷路器是通過超導(dǎo)體在大電流和強(qiáng)磁場中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變特性來分?jǐn)嚯娏鞯?，與高壓直流開關(guān)的原理是通過切割電弧分?jǐn)嚯娏鞯脑聿煌?，因此該類設(shè)備雖然也能模擬短路電流，但無法適應(yīng)超導(dǎo)限流斷路器自身特點(diǎn)，更重要的該類設(shè)備容量有限，無法適應(yīng)超導(dǎo)限流斷路器高電壓、大電流的技術(shù)特點(diǎn)。
[0005]另一類測試方式是通過搭建小型輸電網(wǎng)絡(luò)，將超導(dǎo)限流斷路器接入該模擬電網(wǎng)中以模擬掛網(wǎng)測試。該類方法可以比較真實(shí)地模擬超導(dǎo)限流斷路器掛網(wǎng)運(yùn)行的真實(shí)情況，但構(gòu)建小型模擬輸電網(wǎng)絡(luò)需要占用較大的場地，耗時耗財(cái)耗力。而且后期維護(hù)較難，試驗(yàn)不易操作，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，該試驗(yàn)平臺克服了目前超導(dǎo)限流斷路器研發(fā)中試驗(yàn)設(shè)備與測試對象特點(diǎn)不匹配且無法適應(yīng)高電壓、大電流技術(shù)領(lǐng)域要求等缺點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，包括用于產(chǎn)生高壓大電流振蕩脈沖的沖擊電流發(fā)生裝置、測試對象、用于控制通過測試對象電流脈沖波形的波形控制裝置以及與測試對象串聯(lián)的采樣電阻，其特征在于:所述沖擊電流發(fā)生裝置、波形控制裝置、測試對象和采樣電阻依次連接構(gòu)成整個實(shí)驗(yàn)平臺的閉合回路，所述采樣電阻與測試對象串聯(lián)，用于將測試對象電流波形轉(zhuǎn)化成電壓波形，供檢測裝置記錄和顯示。
[0008]作為優(yōu)選，所述沖擊電流發(fā)生裝置包括依次連接的高壓電容、高壓點(diǎn)火開關(guān)以及高壓電感;所述高壓電容與高壓電感串聯(lián)構(gòu)成LC振蕩電路，產(chǎn)生振蕩電流脈沖。
[0009]作為優(yōu)選，所述的波形控制裝置包括依次連接的截波控制電路、晶閘管、泄放電路以及整流二極管，所述整流二極管的陰極與測試對象串聯(lián)，保證測試對象僅可通過正向電流脈沖;所述泄放電路與整流二極管、測試對象和采樣電阻三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)，當(dāng)沖擊電流發(fā)生裝置形成負(fù)電流脈沖時通過該并聯(lián)泄放電路將負(fù)電流脈沖的能量泄放掉，以保證一次試驗(yàn)中僅產(chǎn)生一個正向電流脈沖;所述晶閘管與整流二極管、測試對象和采樣電阻三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)形成截波旁路。
[0010]作為優(yōu)選，所述沖擊電流發(fā)生裝置、波形控制裝置中的整流二極管、測試對象和采樣電阻依次串聯(lián)構(gòu)成試驗(yàn)平臺主回路。
[0011]作為優(yōu)選，所述泄放電路包括功率二極管和泄放電阻，所述功率二極管的陽極與高壓電容負(fù)端相連，所述功率二極管的陰極與泄放電阻相連。
[0012]作為優(yōu)選，所述截波控制電路包括電壓同步信號發(fā)生電路和延時觸發(fā)電路，所述電壓同步信號發(fā)生電路通過跨接在電感高壓端和電容負(fù)端的電阻分壓電路監(jiān)控主回路點(diǎn)火導(dǎo)通時刻，并以該時刻電壓上升沿為參考產(chǎn)生同步脈沖信號;所述延時觸發(fā)電路包括串行連接的雙光耦脈沖鎖定電路、可調(diào)延時電路和放大驅(qū)動電路。
[0013]作為優(yōu)選，所述延時觸發(fā)電路可控制截波相位范圍為全脈沖O?90°。
[0014]作為優(yōu)選，該實(shí)驗(yàn)平臺還包括充電電源，所述充電電源用于將高壓電容充電至額定電壓。
[0015]作為優(yōu)選，該實(shí)驗(yàn)平臺還包括檢測裝置，所述檢測裝置與采樣電阻相連，用于獲取經(jīng)過測試對象的電流波形。
[0016]本發(fā)明取得的有益效果是:本發(fā)明的試驗(yàn)平臺包括依次連接的用于產(chǎn)生高壓大電流振蕩脈沖的沖擊電流發(fā)生裝置、用于控制通過測試對象電流脈沖波形的波形控制裝置、測試對象以及與測試對象串聯(lián)的采樣電阻，該實(shí)驗(yàn)平臺既能符合超導(dǎo)直流限流斷路器測試特點(diǎn)又能滿足高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺的要求，且該實(shí)驗(yàn)平臺體積小，一般實(shí)驗(yàn)室即可滿足安裝條件；由于適用于實(shí)驗(yàn)室條件，因此維護(hù)簡單，試驗(yàn)操作容易，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)低。
【附圖說明】
[0017]圖1是發(fā)明的整體連接示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明截波控制電路連接示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明泄放電路連接示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明延時觸發(fā)電路連接示意圖；
[0021 ]圖5是具有延時截波情況下測試對象電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，包括依次連接的用于產(chǎn)生高壓大電流振蕩脈沖的沖擊電流發(fā)生裝置1、用于控制通過測試對象4電流脈沖波形的波形控制裝置2、與測試對象4串聯(lián)的采樣電阻3和測試對象4，測試對象4與采樣電阻3串聯(lián)，用于將測試對象4電流波形轉(zhuǎn)化成電壓波形，供檢測裝置記錄和顯示。該實(shí)驗(yàn)平臺還包括充電電源和檢測裝置，充電電源用于將高壓電容10充電至額定電壓;檢測裝置與采樣電阻3相連，用于獲取經(jīng)過測試對象的電流波形。
[0024]結(jié)合圖2-4所示，沖擊電流發(fā)生裝置I包括依次連接的高壓電容10、高壓點(diǎn)火開關(guān)11以及高壓電感12，高壓電容10與高壓電感12構(gòu)成LC振蕩電路，產(chǎn)生振蕩電流脈沖;沖擊電流發(fā)生裝置I與波形控制裝置2中的整流二極管23、測試對象4和采樣電阻3串聯(lián)構(gòu)成試驗(yàn)平臺主回路。
[0025]波形控制裝置2包括截波控制電路20、晶閘管21、泄放電路22以及整流二極管23，用于控制測試對象4中的電流波形，該電流波形為直流單脈沖電流且全相位范圍(O?90°)內(nèi)可任意相位截波;波形控制裝置2中的整流二極管23通過陰極與測試對象4串聯(lián)保證其僅可通過正向單脈沖電流。
[0026]波形控制裝置2中的泄放電路22包括功率二極管220和泄放電阻221，其中功率二極管220的陽極與高壓電容10負(fù)端相連，陰極與泄放電阻221相連。該泄放電路22與整流二極管23、測試對象4和采樣電阻3三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)，當(dāng)沖擊電流發(fā)生裝置I形成負(fù)電流脈沖時通過該并聯(lián)泄放電路22將負(fù)電流脈沖的能量泄放掉，以保證一次試驗(yàn)中僅產(chǎn)生一個正向電流脈沖。
[0027]波形控制裝置2中的晶閘管21與截波控制電路20用于在需要時對測試對象4中的電流波形進(jìn)行旁路截波。其中晶閘管21與整流二極管23、測試對象4和采樣電阻3三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)形成截波旁路。而截波控制電路20通過監(jiān)控高壓電感12高壓端電壓上升沿而產(chǎn)生同步脈沖，該脈沖經(jīng)延時和驅(qū)動后觸發(fā)晶閘管21以對測試對象4中的電流波形進(jìn)行截波。
[0028]截波控制電路20包括電壓同步信號發(fā)生電路201、延時觸發(fā)電路202，電壓同步信號發(fā)生電路201通過跨接在高壓電感12高壓端(接接線端I)和高壓電容11負(fù)端(接接線端2)之間的電阻分壓電路監(jiān)控主回路點(diǎn)火導(dǎo)通時刻，并以該時刻電壓上升沿為參考產(chǎn)生同步脈沖信號。該同步脈沖信號輸入延時觸發(fā)電路202，經(jīng)延時觸發(fā)電路202的雙光耦脈沖鎖定電路2020鎖定后輸入可調(diào)延時電路2021延時后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，該脈沖經(jīng)放大驅(qū)動電路2022放大后產(chǎn)生+15V驅(qū)動脈沖以控制晶閘管的導(dǎo)通。延時觸發(fā)電路202的觸發(fā)信號輸出端(接線端3)接晶閘管的G極。
[0029]可調(diào)延時電路202可通過阻容積分延時電路實(shí)現(xiàn)，也可通過定時器實(shí)現(xiàn)，還可通過MCU控制實(shí)現(xiàn)等多種實(shí)現(xiàn)形式。任何延時和脈沖放大形式皆可視為該延時觸發(fā)電路202的變化實(shí)現(xiàn)形式。
[0030]在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，高壓電容10可以包括多個電容，各電容間串聯(lián)或者并聯(lián)連接以實(shí)現(xiàn)不同電容量的要求。
[0031]本發(fā)明的工作原理是:高壓電容10通過外接充電電源充電至額定電壓10kV，高壓電容10、高壓點(diǎn)火開關(guān)11、高壓電感12、整流二極管23、測試對象4和采樣電阻3串聯(lián)構(gòu)成主回路;初始時高壓點(diǎn)火開關(guān)11處于斷開狀態(tài)，主回路處于開路，測試對象4中無電流通過。當(dāng)高壓點(diǎn)火開關(guān)11合閘時，由于電容端電壓不能突變高壓電感12高壓端電壓突變?yōu)?0kV，回路接通，高壓電容11與高壓電感12形成LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩大電流脈沖通過測試對象4和采樣電阻3，以檢測測試對象的功能和性能。高壓點(diǎn)火開關(guān)11合閘時，電壓同步信號發(fā)生電路201經(jīng)分壓電阻監(jiān)控到合閘，并產(chǎn)生同步信號，該信號經(jīng)延時觸發(fā)電路202延時后產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，以觸發(fā)晶閘管21導(dǎo)通，旁路整流二極管23測試對象4和采樣電阻3，產(chǎn)生如圖5所示電流波形。由于測試對象4與整流二極管23串聯(lián)，限制振蕩回路負(fù)半波的電流不會通過測試對象4，因此在測試對象4上形成單向脈沖沖擊電流。又由于晶閘管2)在負(fù)半波時承受反向電壓截止，因此高壓電容10反向充電的電量也無法通過其進(jìn)行釋放，而泄放回路的功率二極管此時處于正偏導(dǎo)通，因此高壓電容10反向充電的電量通過泄放電路22泄放，保證了測試對象中只通過單脈沖沖擊電流。此處需注意，為防止LC電路繼續(xù)振蕩，泄放電阻221阻值需取得相對較大。
[0032]以上實(shí)施例僅對本發(fā)明實(shí)施方式的具體描述，不可因此理解為對本發(fā)明范圍的限制。由于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下依然可以做出眾多變形和改造，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，包括用于產(chǎn)生高壓大電流振蕩脈沖的沖擊電流發(fā)生裝置(I)、測試對象(4)、用于控制通過測試對象(4)電流脈沖波形的波形控制裝置(2)以及與測試對象(4)串聯(lián)的采樣電阻(3)，其特征在于:所述沖擊電流發(fā)生裝置(I)、波形控制裝置(2)、測試對象(4)和采樣電阻(3)依次連接構(gòu)成整個實(shí)驗(yàn)平臺的閉合回路，所述采樣電阻(3)與測試對象(4)串聯(lián)，用于將測試對象(4)電流波形轉(zhuǎn)化成電壓波形，供檢測裝置記錄和顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述沖擊電流發(fā)生裝置(I)包括依次連接的高壓電容(10)、高壓點(diǎn)火開關(guān)(11)以及高壓電感(12);所述高壓電容(10)與高壓電感(12)串聯(lián)構(gòu)成LC振蕩電路，產(chǎn)生振蕩電流脈沖。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述的波形控制裝置(2)包括依次連接的截波控制電路(20)、晶閘管(21)、泄放電路(22)以及整流二極管(23)，所述整流二極管(23)的陰極與測試對象(4)串聯(lián)，保證測試對象(4)僅可通過正向電流脈沖;所述泄放電路(22)與整流二極管(23)、測試對象(4)和采樣電阻(3)三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)，當(dāng)沖擊電流發(fā)生裝置(I)形成負(fù)電流脈沖時通過該并聯(lián)泄放電路(22)將負(fù)電流脈沖的能量泄放掉，以保證一次試驗(yàn)中僅產(chǎn)生一個正向電流脈沖;所述晶閘管(21)與整流二極管(23)、測試對象(4)和采樣電阻(3)三者構(gòu)成的串聯(lián)支路并聯(lián)形成截波芳路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述沖擊電流發(fā)生裝置(I)、波形控制裝置(2)中的整流二極管(23)、測試對象(4)和采樣電阻(3)依次串聯(lián)構(gòu)成試驗(yàn)平臺主回路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述泄放電路(22)包括功率二極管(220)和泄放電阻(221)，所述功率二極管(220)的陽極與高壓電容(10)負(fù)端相連，所述功率二極管(220)的陰極與泄放電阻(221)相連。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述截波控制電路(20)包括電壓同步信號發(fā)生電路(201)和延時觸發(fā)電路(202)，所述電壓同步信號發(fā)生電路(201)通過跨接在電感高壓端和電容負(fù)端的電阻分壓電路監(jiān)控主回路點(diǎn)火導(dǎo)通時刻，并以該時刻電壓上升沿為參考產(chǎn)生同步脈沖信號;所述延時觸發(fā)電路(202)包括串行連接的雙光耦脈沖鎖定電路(2020)、可調(diào)延時電路(2021)和放大驅(qū)動電路(2022)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述延時觸發(fā)電路(202)可控制截波相位范圍為全脈沖O?90°。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)平臺還包括充電電源，所述充電電源用于將高壓電容充電至額定電壓。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流限流斷路器高壓大電流脈沖沖擊試驗(yàn)平臺，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)平臺還包括檢測裝置，所述檢測裝置與采樣電阻(3)相連，用于獲取經(jīng)過測試對象(4)的電流波形。
【文檔編號】G01R31/327GK205539373SQ201620031111
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月13日
【發(fā)明人】邱凌, 齊小軍, 李自懷, 戴兵, 李雄, 李曉堂, 潘濤, 邵華峰
【申請人】武漢水院電氣有限責(zé)任公司