CN106093573A - 超、特高压直流输电tcu换流阀组件晶闸管级阻抗测试*** - Google Patents

超、特高压直流输电tcu换流阀组件晶闸管级阻抗测试*** Download PDF

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张鹏立
张乔根
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Abstract

本发明提供一种超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，包括高频正弦波发生器、放大电路、继电器、电压和电流检测电路及CPU，所述高频正弦波发生器与放大电路相连，放大电路输出经继电器后与被测试品相连，电压和电流检测电路置于放大电路与继电器之间并与CPU相连，基于回路电压、电流检测，并通过CPU对数据的处理计算实现阻抗的测量；解决了高压直流换流阀例行试验中晶闸管级的阻尼回路线路连接可靠性及阻尼电阻、吸收电容的检测问题。通过CPU控制处理数据，该测试***体积小，工作在低电压状态，具有安全、可靠、便携、高效等优点。

Description

超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***
技术领域
本发明涉及超、特高压直流输电换流阀电气试验技术领域，特别涉及一种超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***。
背景技术
我国能源与负荷逆向分布，“西电东送”成为推动经济发展的必然趋势。高压直流输电凭借经济性、互连性、控制性等诸多优点成为远距离跨区域电能输送的重要手段。晶闸管换流阀是高压直流输电的核心设备，换流阀由若干晶闸管组件构成，每个晶闸管组件包括多个晶闸管级单元，晶闸管级作为最小基本单元，每级包含晶闸管、晶闸管控制单元(thyristor control unit，TCU)和RC阻尼均压回路。晶闸管级性能直接影响输电***可靠性。为确保晶闸管级电气特性及其功能正常，在直流输电工程投运前和检修期间，须要对晶闸管级阻抗进行测试。然而，传统的方法均采用万用表或者LCR仪对其中各器件逐个进行测量，但是这种方法耗时耗力，而且需要人工记录数据，严重影响出厂前例行试验以及现场检修的效率。开发便携且高效的可用于高压直流输电换流阀晶闸管级阻抗测试的***势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多频率下峰值检测技术的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，包括高频正弦波发生器、放大电路、继电器、电压和电流检测电路及CPU，所述高频正弦波发生器与放大电路相连，放大电路输出经继电器后与被测试品相连，电压和电流检测电路置于放大电路与继电器之间并与CPU相连，基于回路电压、电流检测，并通过CPU对数据的处理计算实现阻抗的测量。
进一步，所述高频正弦波发生器采用D/A转换器和滤波电路实现，经放大电路后输出电压在10V以上。
进一步，所述电压和电流检测电路采用峰值检测电路实现。
进一步，所述高频正弦波发生器输出10Hz-200kHz宽频率范围的正弦波，通过分时段输出不同频率的正弦信号，检测各对应频率下的峰值电压和电流进行阻抗测试，基于下式实现阻抗的计算：
Upeak(fi)＝Ipeak(fi)*Z(fi)
其中，i＝1，2...n，Upeak(fi)为峰值电压，Ipeak(fi)为峰值电流，Z(fi)为阻抗，fi为检测频率。
进一步，所述CPU连接有储存器和USB接口，将所测量数据进行存储并通过USB接口上传至上位机。
进一步，所述CPU还连接有液晶显示器和键盘。
本发明提供了一种基于多频率下峰值检测技术的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***；基于回路电压、电流检测，通过CPU对数据的处理计算，从而实现阻抗的测量。解决了高压直流换流阀例行试验中晶闸管级的阻尼回路线路连接可靠性及阻尼电阻、吸收电容的检测问题。
本发明的有益效果在于：
1、采用峰值检测的方法检测晶闸管两端的电压和电流；
2、该检测***体积较小，通过软硬件结合的检测方式，集成度高、结构简单、操作方便；
3、电源采用低电压高频率发生器，安全性高；
4、试验频率通过软件可调，可以适用于不同直流工程晶闸管级的阻尼回路。
进一步地，所述高频正弦波发生器经放大电路后输出电压可以在10V以上，提高检测精度；试验频率通过CPLD控制可调。
进一步地，所述电压和电流检测电路采用峰值检测电路来实现，而非一般的A/D采样电路，简化了***设计。
进一步地，所述USB接口将所测量数据存储并通过USB接口上传至上位机，方便试验人员记录和研究。
附图说明
图1为超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***结构原理框图；
图2为图1中高频正弦发生器结构原理框图。
具体实施方式
下面将对本公开参照附图进行进一步说明。特别声明，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本公开及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
在一个实施例中，本发明公开了一种超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***。
图1为高压直流输电换流阀中晶闸管级阻抗测试***结构原理框图，包括高频正弦波发生器1、放大电路2、继电器3、电压和电流检测电路4、CPU5及储存器6、键盘7、液晶显示器8以及USB接口9。
高频正弦波发生器1用于提供不同频率的电压信号，测试晶闸管级的阻尼回路特性；
放大电路2用于放大高频正弦信号幅值；
继电器3作为测试***的电子开关；
电压和电流检测电路4用于检测晶闸管级峰值电压、电流，为阻抗计算提供数据；
CPU5用于信号测量与控制，具体指晶闸管级的峰值电压和电流；的测量与检测，
储存器6用于存储试验数据；
键盘7用于手动设置试验频率；
液晶显示器8用于展示试验结果；
USB接口9用于与上位机进行数据传输。
本实例中，所述高频正弦波发生器1采用高速D/A转换器101并加滤波电路102实现，可以输出10Hz-200kHz宽频率范围的正弦波，分时段输出不同频率的正弦信号。高频正弦波发生器1与放大电路2相连，输出电压可以在10V以上，提高检测精度。
放大电路2输出经继电器3后与被测晶闸管级试品相连。
电压和电流检测电路4采用峰值检测电路来实现，对高频正弦波发生器1输出的各对应频率下峰值电压和电流进行测试，基于下式联立实现阻抗的计算：
Upeak(fi)＝Ipeak(fi)*Z(fi)
其中，i＝1，2...n，Upeak(fi)为峰值电压，Ipeak(fi)为峰值电流，Z(fi)为阻抗，fi为检测频率。而且，基于上述计算，并结合理论值给出各阻容元件的失效状态。电压和电流检测电路4置于放大电路2与继电器3之间，并与CPU5相连。
CPU5对电压和电流检测电路4的测量数据进行处理计算，CPU5与键盘7、液晶显示器8以及存储器6均通过其各自接口相连。
该测试***可以将所测量数据存储并通过USB接口9上传至上位机，方便试
本发明解决了超、特高压直流TCU结构组件换流阀组件例行试验中晶闸管级的阻尼回路线路连接可靠性及阻尼电阻、吸收电容的检测问题。通过CPU控制处理数据，集成度高、结构简单、安全可靠、操作方便，试验频率通过软件可调，可以适用于不同直流工程TCU结构组件晶闸管级的阻尼回路。
虽然已示例实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：包括高频正弦波发生器(1)、放大电路(2)、继电器(3)、电压和电流检测电路(4)及CPU(5)，所述高频正弦波发生器(1)与放大电路(2)相连，放大电路(2)输出经继电器(3)后与被测试品相连，电压和电流检测电路(4)置于放大电路(2)与继电器(3)之间并与CPU(5)相连，基于回路电压、电流检测，并通过CPU(5)对数据的处理计算实现阻抗的测量。
2.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：所述高频正弦波发生器(1)采用D/A转换器(101)和滤波电路(102)实现，经放大电路(2)后输出电压在10V以上。
3.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：所述电压和电流检测电路(4)采用峰值检测电路实现。
4.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：所述高频正弦波发生器(1)输出10Hz-200kHz宽频率范围的正弦波，通过分时段输出不同频率的正弦信号，检测各对应频率下的峰值电压和电流进行阻抗测试，基于下式实现阻抗的计算：
Upeak(fi)＝Ipeak(fi)*Z(fi)
其中，i＝1，2...n，Upeak(fi)为峰值电压，Ipeak(fi)为峰值电流，Z(fi)为阻抗，fi为检测频率。
5.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：所述CPU(5)连接有储存器(6)和USB接口(9)，将所测量数据进行存储并通过USB接口(9)上传至上位机。
6.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU换流阀组件晶闸管级阻抗测试***，其特征在于：所述CPU(5)还连接有液晶显示器(8)和键盘(7)。
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