CN107748301B - 一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，包括直流电压加载模块、电压反馈控制模块、谐频电流加载模块、电流反馈控制模块和第一电抗器；所述直流电压加载模块与所述第一电抗器、高压直流滤波电容器、电压反馈控制模块连接；所述第一电抗器与所述高压直流滤波电容器、所述电压反馈控制模块连接；所述电流反馈控制模块与所述高压直流滤波电容器、谐频电流加载模块连接。本发明提供的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，按照直流工程的实际工况同步加载直流电压和谐波电流；实现对高压直流滤波电容器单元加载的直流电压和谐频电流进行闭环控制，使得对其加载的直流电压和谐频电流能维持在目标值内。
Description
技术领域
本发明涉及高压直流输电领域，特别是涉及一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路。
背景技术
随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，国家对环境保护的要求逐年提高，超、特高压直流换流站运行噪声对周边环境的影响也越来越被关注。其中，广泛用作滤波与无功补偿的超、特高压换流站中电力电容器，由于其数量多、容量大，成为换流站中产生噪声源的主要设备，尤其是高压直流滤波电容器。
目前，对出厂的高压直流滤波电容器进行噪声测试时，由于不能按照直流工程的实际工况同时加载直流电压和谐波电流，使得噪声测试结果存在较大误差。
发明内容
基于此，有必要针对不能按照直流工程的实际工况同时加载直流电压和谐波电流问题，提供一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路。
一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，包括直流电压加载模块、电压反馈控制模块、谐频电流加载模块、电流反馈控制模块和第一电抗器；
所述直流电压加载模块的一电压端与所述第一电抗器的一端连接；所述第一电抗器的另一端分别与所述高压直流滤波电容器的一端和所述电压反馈控制模块的一端连接；所述直流电压加载模块的另一电压端分别与所述高压直流滤波电容器的另一端和所述电压反馈控制模块的另一端连接；所述直流电压加载模块的信号接收端与所述电压反馈控制模块的信号输出端连接；所述电流反馈控制模块的一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述电流反馈控制模块的另一端与所述谐频电流加载模块的信号输入端连接；所述谐频电流加载模块的一输出端与所述高压直流滤波电容器的一端连接；所述谐频电流加载模块的另一输出端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接。
在其中一个实施例中，所述高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，还包括第一变压器和隔直电容器；所述隔直电容器的一端与所述第一变压器的第一信号输出端连接；所述隔直电容器的另一端与所述高压直流滤波电容器的一端连接；所述第一变压器的第二信号输出端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述第一变压器的两个信号输入端分别与所述谐频电流加载模块的两个输出端连接。
在其中一个实施例中，所述直流电压加载模块包括：交流电源、第二电抗器、第二变压器和第一整流单元；所述交流电源的一端与所述第二电抗器的一端连接；所述第二电抗器的另一端、所述交流电源的另一端分别与所述第二变压器的第一信号输入端、第二信号输入端连接；所述第二变压器的两个信号输出端分别与所述第一整流单元的两个输入端连接；所述第一整流单元的两个输出端分别作为所述直流电压加载模块的两个电压端。
在其中一个实施例中，所述谐频电流加载模块包括：交流电源单元、第二整流单元、直流电容器、第三电抗器和逆变单元；所述交流电源单元的输出端与所述第二整流单元的输入端连接；所述第二整流单元的一个输出端与所述第三电抗器的一端连接；所述第二整流单元的另一个输出端分别与所述直流电容器的一端和所述逆变单元的一输入端连接；所述第三电抗器的另一端分别与所述逆变单元的另一输入端和所述直流电容器的另一端连接；所述逆变单元的两个输出端分别作为所述谐频电流加载模块的两个输出端。
在其中一个实施例中，所述电压反馈控制模块包括：分压器和第一控制器；所述分压器的信号输出端与所述第一控制器的一端连接；所述分压器的一端与所述第一电抗器的另一端连接；所述分压器的另一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述第一控制器的另一端作为电压反馈控制模块的信号输出端。
在其中一个实施例中，所述电流反馈控制模块包括:互感器和第二控制器；所述互感器的一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述互感器的另一端通过第二控制器与所述谐频电流加载模块的信号输入端连接。
在其中一个实施例中，所述第一整流单元包括：第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅和第四可控硅；所述第一可控硅的输入端分别与所述第二变压器的第一信号输出端和所述第四可控硅的信号输出端连接；所述第一可控硅的输出端、所述第三可控硅的输出端均连接所述第一整流单元的一输出端；所述第三可控硅的输入端分别与所述第二可控硅的输出端和所述第二变压器的第二信号输出端连接；所述第四可控硅信号的信号输入端、所述第二可控硅的信号输入端均连接所述第一整流单元的另一输出端。
在其中一个实施例中，所述第二整流单元包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管的输入端、所述第四二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第一相电压输出端连接；所述第三二极管的输入端、所述第六二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第二相电压输出端连接；所述第五二极管的输入端、所述第二二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第三相电压输出端连接；所述第一二极管的输出端、所述第三二极管的输出端、所述第五二极管的输出端均连接所述第二整流单元的一输出端；所述第四二极管的输出端、所述第六二极管的输出端、所述第二二极管的输出端均连接所述第二整流单元的另一输出端。
在其中一个实施例中，所述逆变单元包括：第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输入端与所述第三绝缘栅双极型晶体管的输入端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的输出端与所述第四绝缘栅双极型晶体管的输出端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述第四绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的一输出端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述二绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的另一输出端连接。
在其中一个实施例中，所述谐频电流加载模块还包括第四电抗器；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述第四绝缘栅双极型晶体管的输入端通过所述第四电抗器连接所述逆变单元的一输出端。
上述高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，按照直流工程的实际工况同步加载直流电压和谐波电流；通过对直流电压和谐频电流的反馈控制，实现对高压直流滤波电容器单元加载的直流电压和谐频电流进行闭环控制，使得对其加载的直流电压和谐频电流能维持在目标值内，从而在高压直流滤波电容器进行噪声测试时能精确加载目标的直流电压和谐频电流，保证噪声测试结果的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例所提供的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路图；
图2为本发明一实施例所提供的直流电压加载模块电路图；
图3为本发明一实施例所提供的谐频电流加载模块电路图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明实施例的技术方案，进行清楚和完整的描述。
如图1所示，为一实施例的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，包括直流电压加载模块10、电压反馈控制模块20、谐频电流加载模块30、电流反馈控制模块40和第一电抗器L1；所述直流电压加载模块10的一电压端(a端)与所述第一电抗器L1的一端连接；所述第一电抗器L1的另一端分别与所述高压直流滤波电容器C1的一端和所述电压反馈控制模块20的一端连接；所述直流电压加载模块10的另一电压端(b端)分别与所述高压直流滤波电容器C1的另一端和所述电压反馈控制模块20的另一端连接；所述直流电压加载模块10的信号接收端与所述电压反馈控制模块20的信号输出端连接；所述电流反馈控制模块40的一端与所述高压直流滤波电容器C1的另一端连接；所述电流反馈控制模块40的另一端与所述谐频电流加载模块30的信号输入端连接；所述谐频电流加载模块30的一输出端与所述高压直流滤波电容器C1的一端连接；所述谐频电流加载模块30的另一输出端与所述高压直流滤波电容器C1的另一端连接。
其中，高压直流滤波电容器C1为测试品，与实际工程应用中的高压直流滤波电容器的工作状态一致。
优选的，第一电抗器L1为平波电抗器，可以降低直流电压加载模块10输出的直流电压的纹波系数；同时，由于平波电抗器L1在高频下呈现高阻抗状态，使谐频电流加载模块30输出的谐频电流流过低阻抗的高压直流滤波电容器C1所在的支路而不流向平波电抗器L1所在的支路，从而避免谐频电流对直流电压加载模块10的影响。
在其中一个实施例中，所述高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，还包括第一变压器T1和隔直电容器C2；所述隔直电容器C2的一端与所述第一变压器T1的第一信号输出端连接；所述隔直电容器C2的另一端与所述高压直流滤波电容器C1的一端连接；所述第一变压器T1的第二信号输出端与所述高压直流滤波电容器C1的另一端连接；所述第一变压器T1的两个信号输入端分别与所述谐频电流加载模块30的两个输出端(c端和d端)连接。
优选的，第一变压器T1为中频电压器，该中频变压器的工作频率范围涵盖高压直流滤波电容器C1主要谐频电流的频率范围，对谐频电流加载模块30产生的低压谐频信号转换为高压谐频信号后，加载在高压直流滤波电容器C1上，从而降低了谐频电流加载模块30的输出电压等级，降低成本；所述隔直电容器C2可以承受直流电压加载模块10输出的直流电压，从而避免直流电压直接加载在中频变压器两端而引起中频变压器过流的问题。另外，隔直电容器C2的参数可与高压直流滤波电容器C1的参数选取一致。
如图2所示，图2为一实施例的直流电压加载模块电路图，包括：交流电源AC、第二电抗器L2、第二变压器T2和第一整流单元110；所述交流电源AC的一端与所述第二电抗器L2的一端连接；所述第二电抗器L2的另一端、所述交流电源AC的另一端分别与所述第二变压器T2的第一信号输入端、第二信号输入端连接；所述第二变压器T2的两个信号输出端分别与所述第一整流单元110的两个输入端连接；所述第一整流单元110的两个输出端分别作为所述直流电压加载模块10的两个电压端。
交流电源AC与第二电抗器L2串联后，经过第二变压器T2，使得输出的交流电压升高；升高后的交流电压经过第一整流单元110整流成直流电压；其中，交流电源AC为单相工频电源，第二电抗器L2为限流电抗器，第二变压器T2为工频变压器，第一整流单元110为由可控硅组成的桥式整流单元。
在另一个实施例中，所述第一整流单元110包括：第一可控硅G1、第二可控硅G2、第三可控硅G3和第四可控硅G4；所述第一可控硅G1的输入端分别与所述第二变压器T2的第一信号输出端和所述第四可控硅G4的信号输出端连接；所述第一可控硅G1的输出端、所述第三可控硅G3的输出端均连接所述第一整流单元的一输出端；所述第三可控硅G3的输入端分别与所述第二可控硅G2的输出端和所述第二变压器T2的第二信号输出端连接；所述第四可控硅信号G4的信号输入端、所述第二可控硅G2的信号输入端均连接所述第一整流单元110的另一输出端。
在其中一个实施例中，所述电压反馈控制模块20包括：分压器PT和控制器A；所述分压器PT的信号输出端与所述控制器A的一端连接；所述分压器PT的一端与所述第一电抗器L1的另一端连接；所述分压器PT的另一端与所述高压直流滤波电容器C1的另一端连接；所述控制器A的另一端作为电压反馈控制模块20的信号输出端。
优选的，所述分压器PT为直流阻容分压器，用于测量高压直流滤波电容器C1两端的直流电压，并将测量的直流电压信号反馈给控制器A；控制器A接收直流阻容分压器反馈回来的直流电压信号后，将反馈回来的直流电压信号与目标直流电压值进行比较，并产生对可控硅G1、G2、G3和G4的触发信号，通过该触发信号控制可控硅G1、G2、G3和G4的触发角，使得加载在高压直流滤波电容器C1两端的直流电压控制在目标值内。
如图3所示，图3为一实施例谐频电流加载模块电路图，包括：交流电源单元310、第二整流单元320、直流电容器C3、第三电抗器L3和逆变单元330；所述交流电源单元310的输出端与所述第二整流单元320的输入端连接；所述第二整流单元320的一个输出端与所述第三电抗器L3的一端连接；所述第二整流单元320的另一个输出端分别与所述直流电容器C3的一端和所述逆变单元330的一输入端连接；所述第三电抗器L3的另一端分别与所述逆变单元的另一输入端和所述直流电容器的另一端连接；所述逆变单元330的两个输出端分别作为所述谐频电流加载模块30的两个输出端。
交流电源单元310经过整流二级管组成的第二整流单元320后，输出6脉动的直流电压。该6脉动的直流电压经过第三电抗器L3后在直流电容器C3上产生纹波系数很低的直流电压，所述直流电压值等于第二整流单元320输出的平均电压值。直流电容器C3两端的直流电压经过大功率电力电子器件组成的逆变单元330后，逆变成需要提供给高压直流滤波电容器C1的谐频电压、谐频电流。
优选的，交流电源单元310为三相工频电源Ua、Ub、Uc；第三电抗器L3为滤波电抗器。第二整流单元320由整流二级管组成；所述逆变单元由大功率电力电子器件组成，该大功率电子器件可以为绝缘栅双极型晶体管IGBT或电子器件IEGT。
在另一个实施例中，所述第二整流单元包括：第一二极管D11、第二二极管D12、第三二极管D21、第四二极管D22、第五二极管D31和第六二极管D32；所述第一二极管D11的输入端、所述第四二极管D22的输出端分别与所述交流电源单元310的第一相电压输出端连接；所述第三二极管D21的输入端、所述第六二极管D32的输出端分别与所述交流电源单元310的第二相电压输出端连接；所述第五二极管D31的输入端、所述第二二极管D12的输出端分别与所述交流电源单元310的第三相电压输出端连接；所述第一二极管D11的输出端、所述第三二极管D21的输出端、所述第五二极管D31的输出端均连接所述第二整流单元320的一输出端；所述第四二极管D22的输出端、所述第六二极管D32的输出端、所述第二二极管D12的输出端均连接所述第二整流单元320的另一输出端。
在另一个实施例中，所述逆变单元包括：第一绝缘栅双极型晶体管Q1、第二绝缘栅双极型晶体管Q2、第三绝缘栅双极型晶体管Q3和第四绝缘栅双极型晶体管Q4；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输入端与所述第三绝缘栅双极型晶体管的输入端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的输出端与所述第四绝缘栅双极型晶体管的输出端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述第四绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的一输出端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述二绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的另一输出端连接。
在其中一个实施例中，所述电流反馈控制模块40包括:互感器CT和控制器B；所述互感器CT的一端与所述高压直流滤波电容器C1C1的另一端连接；所述互感器CT的另一端通过控制器B与所述谐频电流加载模块3030的信号输入端连接。
其中，控制器B接收电流互感器CT反馈回来的谐频电流信号后，对该谐频电流信号进行FFT分解，得到实测的各次谐频电流值，并将获得的各次谐频电流值与目标直流的各次谐频电流值进行比较，产生控制大功率电力电子器件Q1、Q2、Q3和Q4的触发信号，通过将该触发信号加载在高压直流滤波电容器C1两端，将各次谐频电流控制在目标值内。
上述高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，按照直流工程的实际工况同步加载直流电压和谐波电流；通过对直流电压和谐频电流的反馈控制，实现对高压直流滤波电容器单元加载的直流电压和谐频电流进行闭环控制，使得对其加载的直流电压和谐频电流能维持在目标值内，从而在高压直流滤波电容器进行噪声测试时能精确加载目标的直流电压和谐频电流，保证噪声测试结果的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，包括直流电压加载模块、电压反馈控制模块、谐频电流加载模块、电流反馈控制模块和第一电抗器；
所述直流电压加载模块的一电压端与所述第一电抗器的一端连接；所述第一电抗器的另一端分别与所述高压直流滤波电容器的一端和所述电压反馈控制模块的一端连接；所述直流电压加载模块的另一电压端分别与所述高压直流滤波电容器的另一端和所述电压反馈控制模块的另一端连接；所述直流电压加载模块的信号接收端与所述电压反馈控制模块的信号输出端连接；所述电流反馈控制模块的一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述电流反馈控制模块的另一端与所述谐频电流加载模块的信号输入端连接；所述谐频电流加载模块的一输出端与所述高压直流滤波电容器的一端连接；所述谐频电流加载模块的另一输出端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；
所述谐频电流加载模块包括：交流电源单元、第二整流单元、直流电容器、第三电抗器和逆变单元；
所述交流电源单元的输出端与所述第二整流单元的输入端连接；所述第二整流单元的一个输出端与所述第三电抗器的一端连接；所述第二整流单元的另一个输出端分别与所述直流电容器的一端和所述逆变单元的一输入端连接；所述第三电抗器的另一端分别与所述逆变单元的另一输入端和所述直流电容器的另一端连接；所述逆变单元的两个输出端分别作为所述谐频电流加载模块的两个输出端；
所述电流反馈控制模块包括：互感器和第二控制器；所述互感器的一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述互感器的另一端通过第二控制器与所述谐频电流加载模块的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，还包括第一变压器和隔直电容器；
所述隔直电容器的一端与所述第一变压器的第一信号输出端连接；所述隔直电容器的另一端与所述高压直流滤波电容器的一端连接；所述第一变压器的第二信号输出端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述第一变压器的两个信号输入端分别与所述谐频电流加载模块的两个输出端连接。
3.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述直流电压加载模块包括：交流电源、第二电抗器、第二变压器和第一整流单元；
所述交流电源的一端与所述第二电抗器的一端连接；所述第二电抗器的另一端、所述交流电源的另一端分别与所述第二变压器的第一信号输入端、第二信号输入端连接；所述第二变压器的两个信号输出端分别与所述第一整流单元的两个输入端连接；所述第一整流单元的两个输出端分别作为所述直流电压加载模块的两个电压端。
4.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述电压反馈控制模块包括：分压器和第一控制器；所述分压器的信号输出端与所述第一控制器的一端连接；所述分压器的一端与所述第一电抗器的另一端连接；所述分压器的另一端与所述高压直流滤波电容器的另一端连接；所述第一控制器的另一端作为电压反馈控制模块的信号输出端。
5.根据权利要求3所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述第一整流单元包括：第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅和第四可控硅；
所述第一可控硅的输入端分别与所述第二变压器的第一信号输出端和所述第四可控硅的信号输出端连接；所述第一可控硅的输出端、所述第三可控硅的输出端均连接所述第一整流单元的一输出端；所述第三可控硅的输入端分别与所述第二可控硅的输出端和所述第二变压器的第二信号输出端连接；所述第四可控硅信号的信号输入端、所述第二可控硅的信号输入端均连接所述第一整流单元的另一输出端。
6.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述第二整流单元包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；
所述第一二极管的输入端、所述第四二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第一相电压输出端连接；所述第三二极管的输入端、所述第六二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第二相电压输出端连接；所述第五二极管的输入端、所述第二二极管的输出端分别与所述交流电源单元的第三相电压输出端连接；所述第一二极管的输出端、所述第三二极管的输出端、所述第五二极管的输出端均连接所述第二整流单元的一输出端；所述第四二极管的输出端、所述第六二极管的输出端、所述第二二极管的输出端均连接所述第二整流单元的另一输出端。
7.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述逆变单元包括：第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管；
所述第一绝缘栅双极型晶体管的输入端与所述第三绝缘栅双极型晶体管的输入端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的输出端与所述第四绝缘栅双极型晶体管的输出端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述第四绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的一输出端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述二绝缘栅双极型晶体管的输入端均与所述逆变单元的另一输出端连接。
8.根据权利要求7所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述谐频电流加载模块还包括第四电抗器；所述第一绝缘栅双极型晶体管的输出端、所述第四绝缘栅双极型晶体管的输入端通过所述第四电抗器连接所述逆变单元的一输出端。
9.根据权利要求1所述的高压直流滤波电容器噪声测试加载电路，其特征在于，所述第一电抗器为平波电抗器，用于降低直流电压加载模块输出的直流电压的波纹系数。
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