專利名稱：一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柔性直流輸電系統(tǒng)電磁抗干擾設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體講涉及一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置。
背景技術(shù)：
與基于自然換相技術(shù)的電流源型換流器的傳統(tǒng)直流輸電不同，柔性直流輸電技術(shù)是一種以電壓源換流器、可控關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM技術(shù))為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)，電壓源換流器(voltage source converter簡(jiǎn)稱VSC)是柔性直流輸電系統(tǒng)的核心裝備。這種輸電技術(shù)能夠瞬時(shí)實(shí)現(xiàn)有功和無功的獨(dú)立解耦控制、能向無源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無需通訊、且易于構(gòu)成多端直流系統(tǒng)。另外，該輸電技術(shù)能同時(shí)向系統(tǒng)提供有功功率和無功功率的緊急支援，在提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和輸電能力等方面具有優(yōu)勢(shì)。柔性直流輸電的控制方式和運(yùn)行方式靈活，傳輸?shù)挠泄β屎蜔o功功率可以獨(dú)立控制，而且適合中小功率的系統(tǒng)運(yùn)行，目前已有12個(gè)柔性直流輸電工程在運(yùn)行。以VSC為換流單元的柔性直流輸電所具有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)十分適合不同規(guī)模的風(fēng)力、太陽(yáng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電。電壓源換流器既能滿足不同規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電需求，也能滿足整個(gè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，避免因采用其他輸電方式對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響。由于子模塊控制器工作在大功率開關(guān)器件的附近，電磁環(huán)境惡劣，柔性直流輸電系統(tǒng)的子模塊控制器電磁抗干擾措施是柔性直流輸電工程的關(guān)鍵技術(shù)之一?？刂破靼蹇?jí)的電磁抗干擾措施，一般采用各種獨(dú)立器件來解決相關(guān)電磁抗干擾測(cè)試，而各種獨(dú)立器件占用空間大，器件的參數(shù)選擇也要多方面考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置， 目的在于提升模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)的各個(gè)子模塊的電磁抗干擾能力，尋求一種通用的、可直接焊接在電路板上的板卡級(jí)抗干擾裝置，使得全系統(tǒng)各控制板卡均可使用此裝置，并使得全系統(tǒng)的費(fèi)用最省，本發(fā)明所述裝置的設(shè)計(jì)思路可用于指導(dǎo)相關(guān)技術(shù)人員高效地提高模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)的子模塊電磁抗干擾能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下—種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置，其改進(jìn)之處在于所述抗干擾裝置包括壓敏電阻RV、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、電解電容CE、安規(guī)電容CX和共模電感L ；所述安規(guī)電容CX1、壓敏電阻RV和瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS并聯(lián)后與所述共模電感L 串聯(lián)，再與電解電容CE和安規(guī)電容CX2并聯(lián)。本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述壓敏電阻RV、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、電解電容CE、安規(guī)電容CX和共模電感L封裝在一個(gè)模塊中，封裝模塊設(shè)有兩路輸入口和兩路輸出口。
一種設(shè)計(jì)如權(quán)利要求1所述電磁抗干擾裝置的方法，其改進(jìn)之處在于所述方法包括步驟步驟一電磁抗干擾器件選型采用浪涌抗擾度試驗(yàn)對(duì)各器件進(jìn)行選型，選型標(biāo)準(zhǔn)是器件能通過浪涌抗擾度試驗(yàn)；步驟二 電磁抗干擾器件參數(shù)匹配步驟三結(jié)構(gòu)封裝設(shè)計(jì)將電磁抗干擾器件封裝在一個(gè)模塊中。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述步驟一包括1)TVS 的選擇TVS吸收能量峰值> 1500W ；^RV 的選擇壓敏電阻RV型號(hào)為220KD20 ；3) L 的選擇共模電感L的兩個(gè)線圈圈數(shù)不同，磁芯為高頻磁芯；4) CE 的選擇電解電容的容量大于100 μ F ；QCX 的選擇選用X等級(jí)的安規(guī)電容。本發(fā)明的再一優(yōu)選技術(shù)方案為所述步驟二包括1)壓敏電阻RV和瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的工作電壓U，U = 1. 2UN，UN為后級(jí)電路板供電電壓，為15Vdc。2)共模電感L的線徑Φ，Φ=麵 、流*W;
5A3)電解電容CE的電壓為正常工作電壓的3倍以上，安規(guī)電容選擇0. IyF的X2安規(guī)電容，耐壓200VAC ；其中\(zhòng)是金屬薄膜電容，應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓為2. 5kV。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果包括1)提高柔性直流輸電閥子模塊控制器電磁抗干擾能力抗干擾裝置選擇壓敏電阻，瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)，電解電容，X電容，共模電感等器件，將這些器件經(jīng)過參數(shù)匹配后，封裝在一個(gè)模塊中，安裝在柔性直流輸電閥子模塊控制器各種板卡的電源輸入口上，可使控制器的板卡通過最高級(jí)別的常規(guī)電磁抗干擾測(cè)試；2)集成式獨(dú)立封裝，集成度高，占用體積小將多種器件集中在一個(gè)結(jié)構(gòu)封裝中，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使器件發(fā)揮最大的性能，同時(shí)使模塊具有可靠的散熱性，較小的體積，以及高集成度等優(yōu)點(diǎn)；3)各器件參數(shù)匹配合理，性能可靠本發(fā)明所述裝置在各器件封裝前，進(jìn)行各種相關(guān)測(cè)試，使得主要器件(如壓敏元件、瞬態(tài)電壓抑制二極管和共模電感等)參數(shù)匹配合理；
4)具有良好的通用性，安裝使用方便電磁抗干擾裝置最終只留有兩路輸入口，兩路輸出口，可以應(yīng)用在多種電路板卡的電源輸入口上，直接焊接在電路板上，安裝非常方便。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是電磁抗干擾裝置整體電路示意圖；圖2是電磁抗干擾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是浪涌波抗擾度試驗(yàn)接線框圖；其中CX1、CX2為安規(guī)電容，X2等級(jí)；RV為壓敏電阻；TVS為瞬態(tài)電壓抑制二極管； L為共模電感；CE為鋁電解電容；EUT為試品；圖3中PNW2050和0^131/133均為上海易湃科電磁技術(shù)有限公司產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明欲提供一種模塊化多電平式柔性直流輸電系統(tǒng)中子模塊控制器的電磁抗干擾裝置，所述裝置將多種器件集中式封裝在一個(gè)模塊中，模塊留有兩路輸入口，兩路輸出口，裝置內(nèi)各器件參數(shù)匹配合理，總體積小，集成度高，性能可靠；可應(yīng)用在多種電路板卡的電源輸入口上，直接焊接，安裝非常方便，抗干擾裝置良好的通用性使得全系統(tǒng)費(fèi)用最省。本發(fā)明綜合考慮了多種電磁抗干擾測(cè)試項(xiàng)目，各種常規(guī)測(cè)試包括雷擊浪涌抗擾度測(cè)試，輻射抗擾度測(cè)試，靜電放電抗擾度測(cè)試，工頻磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試，脈沖磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試，電性快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試，電壓瞬變抗擾度，電壓跌落、短時(shí)中斷和電壓漸變的抗干擾度試驗(yàn)，射頻磁場(chǎng)輻射抗繞度測(cè)試和射頻傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試。電磁抗干擾裝置將多種電磁抗干擾器件集中設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊中，使板卡可較容易的通過常規(guī)的電磁抗干擾性測(cè)試。且裝置具有較強(qiáng)的通用性，同時(shí)有體積小，集成度高等優(yōu)點(diǎn)。為滿足上述發(fā)明目的，需要解決的主要技術(shù)點(diǎn)包括電磁抗干擾器件的選擇，集中式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與封裝。(1)電磁抗干擾器件選型對(duì)于模塊化多電平柔性直流輸電系統(tǒng)子模塊控制器電磁抗干擾方案，將多種電磁抗干擾器件集中在一個(gè)結(jié)構(gòu)封裝中。綜合考慮多種常規(guī)電磁抗干擾測(cè)試方案，本發(fā)明的模塊中主要包括壓敏電阻，瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)，電解電容，X電容，共模電感。各種器件的參數(shù)選擇，以及各器件之間的參數(shù)匹配都是本發(fā)明重點(diǎn)解決的技術(shù)之
ο(2)集中式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與封裝將多種器件集中在一個(gè)結(jié)構(gòu)封裝中，是本發(fā)明需要重點(diǎn)解決的另一個(gè)技術(shù)點(diǎn)。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使器件發(fā)揮最大的性能，同時(shí)使模塊具有可靠的散熱性，較小的體積， 以及高集成度等優(yōu)點(diǎn)。集中式的電磁抗干擾裝置，需要解決以上技術(shù)點(diǎn)，是該發(fā)明中需要解決的關(guān)鍵問題。
實(shí)施例1 電磁抗干擾器件選擇浪涌抗擾度試驗(yàn)，其目的是用1. 2/50us (電壓)-8/20us (電流)組合波浪涌來檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)由電網(wǎng)中的切換現(xiàn)象、電網(wǎng)中的故障和雷擊(直間或間接雷擊)引起的單向瞬態(tài)的抗擾度。浪涌抗擾度試驗(yàn)的方法及接線圖如圖3所示浪涌脈沖模塊PNW2050試驗(yàn)所選的技術(shù)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置，其特征在于所述抗干擾裝置包括壓敏電阻RV、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、電解電容CE、安規(guī)電容CX和共模電感L ； 所述安規(guī)電容CX1、壓敏電阻RV和瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS并聯(lián)后與所述共模電感L串聯(lián)， 再與電解電容CE和安規(guī)電容CX2并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置，其特征在于所述壓敏電阻RV、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、電解電容CE、安規(guī)電容CX和共模電感 L封裝在一個(gè)模塊中，封裝模塊設(shè)有兩路輸入口和兩路輸出口。
3.一種設(shè)計(jì)如權(quán)利要求1所述電磁抗干擾裝置的方法，其特征在于所述方法包括步驟步驟一電磁抗干擾器件選型采用浪涌抗擾度試驗(yàn)對(duì)各器件進(jìn)行選型，選型標(biāo)準(zhǔn)是器件能通過浪涌抗擾度試驗(yàn)； 步驟二 電磁抗干擾器件參數(shù)匹配步驟三結(jié)構(gòu)封裝設(shè)計(jì)將電磁抗干擾器件封裝在一個(gè)模塊中。
4.如權(quán)利要求3所述的一種設(shè)計(jì)電磁抗干擾裝置的方法，其特征在于所述步驟一包括DTVS的選擇TVS吸收能量峰值> 1500W ；2)RV的選擇壓敏電阻RV型號(hào)為220KD20 ；3)L的選擇共模電感L的兩個(gè)線圈圈數(shù)不同，磁芯為高頻磁芯；4)CE的選擇電解電容的容量大于IOOyF;5)CX的選擇選用X等級(jí)的安規(guī)電容。
5.如權(quán)利要求3所述的一種設(shè)計(jì)電磁抗干擾裝置的方法，其特征在于所述步驟二包括1)壓敏電阻RV和瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的工作電壓U，U= 1. 2Un，Un為后級(jí)電路板供電電壓，為15Vdc ；2)共模電感L的線徑Φ，Φ=*lmm2；5A3)電解電容CE的電壓為正常工作電壓的3倍以上，安規(guī)電容選擇0.1 μ F的X2安規(guī)電容，耐壓200VAC ；其中&是金屬薄膜電容，應(yīng)用中允許的峰值脈沖電壓為2. 5kV。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于柔性直流輸電閥子模塊控制器的電磁抗干擾裝置，屬于柔性直流輸電系統(tǒng)電磁抗干擾設(shè)計(jì)領(lǐng)域。所述裝置提升柔性直流輸電系統(tǒng)各子模塊的電磁抗干擾能力，通用性好，使得全系統(tǒng)各控制板卡均可使用此裝置，降低全系統(tǒng)的費(fèi)用?？垢蓴_裝置對(duì)壓敏電阻，瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)，電解電容，X電容，共模電感等器件進(jìn)行有針對(duì)性的選型，使參數(shù)進(jìn)行匹配，然后集中在一個(gè)模塊中進(jìn)行封裝，模塊留有兩路輸入口，兩路輸出口。本發(fā)明所述裝置將多種器件集中式封裝在一個(gè)模塊中，參數(shù)匹配合理，總體積小，集成度高，性能可靠；可應(yīng)用在多種電路板卡的電源輸入口上，直接焊接，安裝非常方便。
文檔編號(hào)H02M1/44GK102299619SQ20111024961
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者呂錚, 國(guó)彬, 楊衛(wèi)剛, 楊岳峰, 賀之淵 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院