CN105515350A - 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法 - Google Patents

一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105515350A
CN105515350A CN201610066272.0A CN201610066272A CN105515350A CN 105515350 A CN105515350 A CN 105515350A CN 201610066272 A CN201610066272 A CN 201610066272A CN 105515350 A CN105515350 A CN 105515350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power converter
series
current
multiple stage
fixed value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610066272.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105515350B (zh
Inventor
黄连生
陈晓娇
傅鹏
高格
何诗英
王泽京
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fusion New Energy Anhui Co ltd
Original Assignee
Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Plasma Physics of CAS filed Critical Institute of Plasma Physics of CAS
Priority to CN201610066272.0A priority Critical patent/CN105515350B/zh
Publication of CN105515350A publication Critical patent/CN105515350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105515350B publication Critical patent/CN105515350B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，在退出时，各台大功率变流器同时逆变，使回路电流快速衰减，待回路电流减小到一固定值后，再定时持续逆变一定时间，使回路电流可靠到零，然后封锁大功率变流器的触发脉冲，串联变流器可靠退出。本发明的方法可以实现多台大功率变流器串联可靠快速退出，且对传感器精度要求不高；本发明方法采用控制器程序控制，容易实现且参数调整。

Description

一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法
技术领域：
本发明属于大功率变流器电源控制技术领域，涉及一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法。
背景技术：
ITER(国际热核聚变实验堆)PF(极向场)变流器电源是等离子体的产生、约束、维持、加热以及等离子体电流、位置、形状、分布和破裂的必要控制手段。ITERPF变流器电源包括单桥，双桥和环流三种运行模式，可以实现四象限运行，功率高达840兆瓦。是当今世界上功率最大，运行模式最为复杂的特种电源***。ITERPF变流器共有14套四象限变流器电源，同时向6个PF超导线圈供电。设计时为降低无功功率，针对PF2-PF5这四个超导线圈的电源，均采用三台大功率变流器串联组成。
大功率变流器三台串联运行时快速可靠的退出方法，除了可以保证正常工作时退出运行的需要外，最重要的是在故障发生时以最快的速度可靠的使回路电流衰减到零，有效保障设备安全。
目前已有的技术仅针对两台变流器串联运行的控制，还没有针对大功率变流器多台串联运行退出方法的详细研究。大功率变流器多台串联运行时，可靠快速的退出方法是保障电源安全运行的必要因素。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，所述多台大功率变流器可以实现四象限运行，由同一套控制***控制，每台大功率变流器分别并联一个旁通，各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载串联；控制***通过控制触发电路进行触发脉冲的发送和封锁，从而控制大功率变流器和旁通的导通和关断；其特征在于，在退出时，各台大功率变流器同时逆变，使回路电流快速衰减，待回路电流减小到一固定值后，再定时持续逆变一定时间，使回路电流可靠降为零，然后再封锁大功率变流器的触发脉冲，串联变流器可靠退出。
所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，所述固定值应处于额定电流的5％-20％范围区间内，需要根据设备参数在控制***中进行适当调整。
所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，所述定时时间大小应处于变流器将固定值降为零的时间的10-20倍区间内，需要根据设备参数在控制***中进行适当调整。
所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，变流器将固定值降为零的时间可以根据逆变触发角的运行参数和相关的设备参数进行理论计算。
本发明的有益效果为：
本发明的方法可以使变流器在不同负载电流条件下安全退出运行，不会出现因不同变流器关断失败或者关断不同步导致设备损坏问题；该方法的应用可以降低对传感器测量精度的要求，消除了测量误差对变流器关断的影响；该方法使回路内的电流在短时间内快速下降到零，从而保护变流器及负载；多台大功率变流器串联运行的退出方法采用程序控制，容易实现且便于进行参数调整。
附图说明：
图1是三台变流器串联运行的拓扑结构。
图2是三台变流器串联运行的退出程序流程图。
图3是CU1单台变流器的拓扑结构。
图4是三台变流器串联运行时单套变流器在不同运行模式下实验波形图。
图5是三台变流器串联运行的退出过程的实验波形图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的实施方式作进一步描述：
退出方案示意图见图2。
如图1所示，一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，大功率变流器的个数以三台为例，额定电流为1kA，三台串联运行时，额定电压urate为300V。三台变流器分别为CU1、CU2、CU3。三相交流电AC经过两两并联的整流变压器T1、T2或T3、T4或T5、T6后，向大功率变流器CU1、CU2、CU3供电。各大功率变流器CU1、CU2、CU3分别并联一个旁通BP1、BP2、BP3。各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载Rd串联，负载Rd电感的大小为150mH。各变流器及其所并联的旁通的导通和关断均由同一控制器1通过触发电路2来控制。控制器1根据需要控制触发电路2，当需要开通变流器或者旁通时，触发电路2发出双脉冲触发信号，触发变流器或者旁通使其导通，反之关断时，则在相应的时刻封锁触发脉冲；退出方案如图2，包括以下步骤：
(1)在进入退出运行模式以后，同时触发变流器CU1、CU2和CU3使其逆变并实时检测负载电流的大小；
(2)当检测到负载电流小于固定值I时，启动定时器，在定时期间变流器仍逆变；
(3)当定时器达到设定时间值t时，封锁触发脉冲，退出过程结束。
此处固定值I为100A，占额定电流的10％，处于额定电流的5％-20％范围内，固定值的大小需要根据设备参数在程序中进行调整。变流器将固定值降为零的衰减时间，可以根据逆变时的触发角等运行参数以及设备参数进行计算，计算公式如下。
t = i d L d u L
其中，id为负载的电流，计算定时时间t时，利用负载电流为电流固定值I是100A来计算。Ld为阻感性负载中的电感部分150mH，uL为阻感部分感性负载承受的电压。该***采用的逆变角为135。，且该负载回路的电阻非常小，可以忽略，所以uL可以近似计算为负载的电压，根据下面公式计算，可得uL约为70V。
u L = c o s ( 3 π 4 ) * u r a t e 3
根据以上计算可得，将固定值降为零的时间约为0.2s。定时器的定时时间为2s，是变流器将固定值降为零的衰减时间的10倍，处于衰减时间的10-20倍区间内。
每两个并联的整流变压器之间移相30°，为变流器的双桥运行模式提供12相电源。每台变流器由4个三相全控桥A+、A-、B+、B-共同构成，三相全控桥A+与A-、B+与B-两两反向并联可以实现四象限运行，其中每台变流器与一个环流电抗器Lp串联。CU1单台变流器的详细拓扑结构图如图3虚线框内所示。变流器可以根据负载电流大小，在不同的运行模式之间进行切换。
工作时，控制器1根据所需输出的电流大小计算触发角。触发电路2根据控制器1计算的触发角在相应的时刻输出光触发信号。在晶闸管处由脉冲分配器将光信号转换为脉冲信号，触发变流器和旁通。电流传感器和电压传感器对所有变流器的支路和主回路的电流和电压信号进行测量，测量点的位置已在图3中标出。传感器测量的数值作为反馈和采集信号，用于反馈控制和数据分析。
图4是三台变流器串联运行时，单台变流器CU3的电流波形。包括四个桥电流波形CU3_ID1、CU3_ID2、CU3_ID3、CU3_ID4和一个负载电流波形ID。根据负载电流的大小，变流器在不同的运行模式之间切换。区间①是变流器以环流模式运行，区间②是变流器以单桥模式运行，区间③是变流器以并联模式运行。
图5是三台变流器串联运行退出过程的实验波形。包括三台变流器的负载电压CU1_VDC、CU2_VDC、CU3_VDC和总的负载电流ID波形。在开始退出运行时，三台变流器同时逆变，输出端电压为负，逆变一段时间后，总的负载电流降为固定值100A，如图5区间④所示。在检测到负载电流降为固定值100A后，变流器再持续逆变一定时间2s，如图5区间⑤所示，该时间由设备参数和逆变触发角决定，然后封锁脉冲，退出过程结束。图5表明，采用该发明可以在输出电流很大时快速可靠的切断大电流。从而在故障发生时，可以保证设备的安全。
由于该发明采用程序控制，容易实现且易于进行参数调整。

Claims (4)

1.一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，所述多台大功率变流器可以实现四象限运行，由同一套控制***控制，每台大功率变流器分别并联一个旁通，各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载串联；控制***通过控制触发电路进行触发脉冲的发送和封锁，从而控制大功率变流器和旁通的导通和关断；其特征在于，在退出时，各台大功率变流器同时逆变，使回路电流快速衰减，待回路电流减小到一固定值后，再定时持续逆变一定时间，使回路电流可靠降为零，然后再封锁大功率变流器的触发脉冲，串联变流器可靠退出。
2.根据权利要求1所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，所述固定值应处于额定电流的5%-20%范围区间内，需要根据设备参数在控制***中进行适当调整。
3.根据权利要求1或2所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，所述定时时间大小应处于变流器将固定值降为零的时间的10-20倍区间内，需要根据设备参数在控制***中进行适当调整。
4.根据权利要求3所述的用于多台大功率变流器串联运行的退出方法，其特征在于，变流器将固定值降为零的时间可以根据逆变触发角的运行参数和相关的设备参数进行理论计算。
CN201610066272.0A 2016-01-28 2016-01-28 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法 Active CN105515350B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610066272.0A CN105515350B (zh) 2016-01-28 2016-01-28 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610066272.0A CN105515350B (zh) 2016-01-28 2016-01-28 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105515350A true CN105515350A (zh) 2016-04-20
CN105515350B CN105515350B (zh) 2017-08-08

Family

ID=55723090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610066272.0A Active CN105515350B (zh) 2016-01-28 2016-01-28 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105515350B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229014A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 中国科学院等离子体物理研究所 一种现代大功率聚变电源***的集成控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166513A (en) * 1999-04-09 2000-12-26 Robicon Corporation Four-quadrant AC-AC drive and method
DE102004033379A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-16 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Kopplung eines Wechselspannungsnetzes mit einem Gleichspannungszwischenkreis
CN102267405A (zh) * 2011-05-09 2011-12-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种能馈型牵引供电装置及其控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166513A (en) * 1999-04-09 2000-12-26 Robicon Corporation Four-quadrant AC-AC drive and method
DE102004033379A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-16 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Kopplung eines Wechselspannungsnetzes mit einem Gleichspannungszwischenkreis
CN102267405A (zh) * 2011-05-09 2011-12-07 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种能馈型牵引供电装置及其控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
袁红文: "ITER极向场变流器运行性能分析", 《中国科学院大学博士学位论文2014年度》 *
袁红文等: "On the Sequential Control of ITER Poloidal Field Converters for Reactive Power Reduction", 《PLASMA SCIENCE AND TECHNOLOGY》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229014A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 中国科学院等离子体物理研究所 一种现代大功率聚变电源***的集成控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105515350B (zh) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103762581B (zh) 一种同塔双回直流输电***周期性换相失败的防御方法
CN109256756B (zh) 向无源网络供电的mmc-hvdc交流自适应重合闸方法
CN106199145B (zh) 基于电流变化率的船舶交流***短路电流方向判断方法
CN103745883A (zh) 一种具有晶闸管故障诊断功能的复合式无弧交流接触器
CN105676161A (zh) 交直流暂稳态一体化检测装置
CN104333027B (zh) 预测型换相失败预防方法、装置和设备
CN103219705A (zh) 半桥谐振变换器的短路保护方法及装置
CN102244466A (zh) 电压跌落发生装置
CN104333208A (zh) 一种三段桥式变流电路开路故障处理装置及故障诊断方法
CN104198853A (zh) 一种风电并网测试装置及测试方法
CN110676867A (zh) 一种考虑相角跳变的直流输电连续换相失败抑制方法
CN105467308A (zh) 一种柔性直流输电工程电压源换流器阀短路电流试验方法
CN102904429B (zh) 交流伺服驱动器母线电压的软启动方法及装置
CN102780414B (zh) 大功率并网逆变器抑制启动冲击电流的装置及其方法
CN105515350A (zh) 一种用于多台大功率变流器串联运行的退出方法
CN109982497B (zh) 一种托克马克欧姆加热线圈电流的控制***及方法
Fu et al. Poloidal field power supply systems for the HT-7U steady-state superconducting tokamak
CN104333028B (zh) 预测型换相失败预防方法和装置
CN104269864B (zh) 基于响应周期预测的接触器投切无功补偿方法
CN106374420A (zh) 一种直流微电网变流器
Tu et al. Research on transformer fast OLTC system
CN105553248A (zh) 一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法
CN102820654B (zh) 一种电力电子***协同控制方法
CN107276423A (zh) 船舶岸电电源功率模块调试方法
CN102064552B (zh) 一种新结构的单相电能质量控制器和三相电能质量控制器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 230001 no.181 Gucheng Road, shiyangang Township, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: INSTITUTE OF PLASMA PHYSICS CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Address before: 230031 Shushan Lake Road, Shushan District, Anhui, China, No. 350, No.

Patentee before: INSTITUTE OF PLASMA PHYSICS CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

CP02 Change in the address of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240423

Address after: 230031 Building 2, Dongpu Island, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: Hefei Science Island Holdings Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 230001 no.181, Gucheng Road, sanzigang Township, Luyang District, Hefei City, Anhui Province

Patentee before: INSTITUTE OF PLASMA PHYSICS CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240612

Address after: Room 799-5, 7th Floor, Building A3A4, Zhong'an Chuanggu Science and Technology Park, No. 900 Wangjiang West Road, Hefei High tech Zone, China (Anhui) Pilot Free Trade Zone, Hefei City, Anhui Province, 230088

Patentee after: Fusion New Energy (Anhui) Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 230031 Building 2, Dongpu Island, Hefei City, Anhui Province

Patentee before: Hefei Science Island Holdings Co.,Ltd.

Country or region before: China