CN201130240Y - 一种高压串联晶闸管阀合成实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压串联晶闸管阀合成实验装置，包括电流产生电路和电压产生电路，电流产生电路中电源通过变压器T1接入电路，变压器T1依次连接电感L2，电流表及分流器S1，之后连接两条并联支路，一条支路通过开关K1接地，另一条支路通过阀VI、试品阀VT和分流器S2接地；电压产生电路中电源通过变压器T2接入电路，然后连接两条并联支路，即电感LE1、阀VE1、电阻RE1及二极管D1串联后与电感LE2、阀VE2、电阻RE2及二极管D2串联组成的支路并联，电容Ce1通过阀VE1和电阻RE1之间的结点接地，电容Ce2通过阀VE2和电阻RE2之间的结点接地。本实用新型实现了试验的最大限度的安全性和灵活性。

Description

一种高压串联晶闸管阀合成实验装置

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术，尤其涉及一种高压串联晶闸管阀合成实验装置。

背景技术

随着电力电子技术在电力***中应用的逐步推广，基于晶闸管串联均压技术的高压阀成为各种大功率电力电子装置的核心部件，例如SVC(static varcompensator，静止无功补偿器)阀、TCSC(thyristor controlled series capacitor，晶闸管控制串联电容器)阀、HVDC(high voltage direct current，高压直流)阀等。而运行试验是关系到提高各种高压串联晶闸管阀设计和制造水平，提高其可靠性的重要试验手段。目前国际上普遍采用合成试验方法来进行高压串联晶闸管阀的运行试验。

由于高压串联晶闸管阀的类型不同，其对于用来进行运行试验的合成全工况试验装置的技术要求也存在较大的差异。

虽然国内外已经有各种不同的合成试验装置，但其对SVC阀、TCSC阀及HVDC阀的运行试验总是有所侧重，不能同时满足。现有技术中高压串联晶闸管阀合成实验装置采用的实验方式主要有以下几种，下面分别予以说明：

第一种实验方式为全载试验方式，该方式由于采用单电源供能，所以回路的试验能力受制于电源，并且装置成本高。

第二种实验方式为振荡升压式试验方式，该方式只是运行试验的一种简单等效，不能良好的等效阀运行的实际工况，不能全面考核阀试品耐受不同工况强度的能力。

第三种实验方式为振荡升压和直流电流源复合试验的方式，该方式对触发时序配合的精度要求较高，而且该电路的结构形式只能适合单向阀试品的运行试验，对双向阀试品的运行试验只能采用等效的方式兼顾。

第四种实验方式为直接升压和直流电流源复合试验的方式，该方式的缺点为阀最大需承受两倍试验电压的高电压强度，并且需要较高电压等级的电源***。

第五种实验方式为振荡升压和交流电流源复合试验的方式，该方式的试验能力低，试验方式少，试品范围窄，不能完全实现阀试品的工作波形，其试验的等效性差。

实用新型内容

本实用新型提供一种高压串联晶闸管阀合成实验装置，能够同时满足SVC阀、TCSC阀和HVDC阀的运行实验要求，同时做到电路结构简单。

一种高压串联晶闸管阀合成实验装置，包括电流产生电路和电压产生电路，其中，

电流产生电路由变压器T1，电感L2，分流器S1，分流器S2，阀VI以及分流器S1和分流器S2上的录波器组成，电源通过变压器T1接入电路，变压器T1依次连接电感L2，电流表及分流器S1，之后连接两条并联支路，一条支路通过开关K1接地，另一条支路通过阀VI、试品阀VT和分流器S2接地；

电压产生电路由变压器T2，电感LE1，阀VE1，电阻RE1，二极管D1，电感LE2，阀VE2，电阻RE2，二极管D2，电容Ce1及电容Ce2组成，电源通过变压器T2接入电路，然后连接两条并联支路，即由电感LE1、阀VE1、电阻RE1及二极管D1串联后与电感LE2、阀VE2、电阻RE2及二极管D2串联组成的支路并联，电容Ce1通过阀VE1和电阻RE1之间的结点接地，电容Ce2通过阀VE2和电阻RE2之间的结点接地。

所述试品阀VT与电阻Rd并联，然后与电容Cs及电阻Rs串联的支路并联，电阻Rd上具有录波器，通过电压表可测出电容Cs两端的电压。

首先触发同向的阀VI和试品阀VT的一侧阀，触发角大于等于90度小于180度，电流导通，到电流过零点，已触发的阀自然关断，此时再触发阀VE1或阀VE2，将反压加于试品阀VT上，接着触发阀VI和试品阀VT的另一侧阀，导通反向电流，从而可模拟高压串联晶闸管阀在实际运行中所经历的工况。

所述高压串联晶闸管阀为静止无功补偿器阀或晶闸管控制串联电容器阀或高压直流阀。

本实用新型的高压串联晶闸管阀合成实验装置充分考虑了SVC阀、TCSC阀及HVDC阀使用场合的强度及其运行试验的技术要求，通过合理的灵活性设计，最终形成了满足SVC阀、TCSC阀及HVDC阀对于电气量参数和波形等各方面的要求的最简单的合成实验装置，同时由于电路搭建的灵活分开与合成，实现了试验的最大限度的安全性和灵活性。

附图说明

图1为本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置的电路原理图；

图2A为SVC阀及TCSC阀串联的单极基本结构示意图；

图2B为HVDC阀串联的单极基本结构示意图；

图3为本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置的电路仿真波形图。

具体实施方式

下面将结合各个附图对本实用新型的具体实现过程做进一步详细的说明。

请参阅图1，该图为本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置的电路原理图，由图中可见，本实用新型包括电流产生电路和电压产生电路两部分，其中，

左侧为电流产生电路，由变压器T1，电感L2，分流器S1，分流器S2，阀VI以及S1、S2上的录波器组成。电源通过变压器T1接入电路，用电压表可测出接入的电压值，并进行调试。变压器T1端依次连接电感L2，电流表(用于测量主电路电流)，分流器S1，之后连接两条并联支路，一条支路通过开关K1接地，另一条支路通过阀VI、试品阀VT和分流器S2接地。其中分流器S1和分流器S2上并联有录波器，分别用于检测分流器S1及分流器S2上的波形。

右侧为电压产生电路，由变压器T2，电感LE1，阀VE1，电阻RE1，二极管D1，电感LE2，阀VE2，电阻RE2，二极管D2，电容Ce1及电容Ce2组成。电源通过变压器T2接入电路，然后连接两条并联支路，即电感LE1、阀VE1、电阻RE1以及二极管D1串联之后与电感LE2、阀VE2、电阻RE2以及二极管D2的串联支路并联。在这两条支路中，电容Ce1通过阀VE1和电阻RE1之间的结点接地，为充正电电容；电容Ce2通过阀VE2和电阻RE2之间的结点接地，为充负电电容。

请参阅图2A及图2B，其中图2A为SVC阀及TCSC阀串联的单极基本结构示意图，图2B为HVDC阀串联的单极基本结构示意图。在实际阀运行中，一般是6～12个阀串联，每一级均有Rs，Cs串联，然后与Rd以及阀并联，起到均压作用，保证每一级的阀上电压相等。在图1的电路中，电容Cs以及电阻Rs串联，与电阻Rd并联然后与阀VT并联，是为等效模拟实际运行中高压串联晶闸管阀的工作状态，Cs，Rs，以及Rd的值要随着不同阀的参数变化而变。Rd上有录波器，电容Cs两端的电压可通过电压表测出。

下表为本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置的触发时序表：

参见上表可知，本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置的电路触发时序具体为：t0时刻触发同向的VI和试品阀VT的一侧阀，触发角大于等于90度小于180度，电流导通，如图3中t0～t1段电流曲线所示。到电流过零点，已触发的阀自然关断，此时再触发阀VE1或VE2，将反压加于试品阀VT上，可模拟TCSC阀、SVC阀或HVDC阀的实际运行强度，图3中t1～t2段曲线是加于试品阀VT上的反压，在t2时刻触发VI和试品阀VT的另一侧阀再导通反向电流，这样就可模拟TCSC阀、SVC阀或HVDC阀在实际运行中所经历的工况。

本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置可通过模拟高压串联晶闸管阀的真实工况对SVC阀、TCSC阀及HVDC阀进行运行实验，即电流不为零时，电压为零，电流变为零时，电压突变为正或负值。由于电压产生电路中，电容Ce1上电压为正，电容Ce2上电压为负，可通过控制VE1，VE2的导通与关断来控制加在试品阀上的电压值，电流零点过渡时间所占整个周期的比例即为a角度值。

测试过程中电压产生电路部分由电源经过硅堆D1，D2整流，向Ce1，Ce2电容充电，形成正负电压源；高电压，电流产生电路通过电源与电感，电阻产生电流，从而测试高压串联晶闸管阀在不同电压电流下的情况。

本实用新型高压串联晶闸管阀合成实验装置对SVC阀、TCSC阀及HVDC阀进行电压电流耐受强度试验的过程是由一台控制器按顺序进行的，它有预先设置的试验程序，例如对SVC阀试验，将SVC阀置于VT位置后，进行下述操作：

步骤10、按试品阀的额定电流，根据试验电流L2计算出所加电压值，该值即变压器T1的输出电压；

步骤11、按试品阀的耐受电压峰值，计算出变压器T2应输出的电压，即按试验电路的具体参数以及电压分配计算出T2的电压值；

步骤12、将分流器S1和S2以及分压电阻R设置在适当的位置，使录波器OSC能够完全录入加到试品阀上的电流和电压；

步骤13、控制器起动VI和VT，检测电流，并且计时和同步；

步骤14、当电流降到零时，延时若干微秒，触发电压阀VE2，产生副电压值，并且计时，到达相位角a后起动下一步；

步骤15、在到达相位角a后，触发VI，这时候VT反向，形成反向电流；

步骤16、在反向电流降到零时起动VE1，形成正向电压波形。

通过对试验波形的分析，即可看出试品阀是否符合工作标准。

对于TCSC阀及HVDC阀，具体试验步骤与SVC阀相同，不同处为其动作过程与相位，因为TCSC阀和HVDC阀在试验电流关断后所加电压可正可负，而SVC阀在电流关段后所加电压为负电压，因此试验中只需按电压相位及大小，设置变压器输出及控制器顺序即可完成对SVC阀、TCSC阀及HVDC阀进行运行实验。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1. 一种高压串联晶闸管阀合成实验装置，其特征在于，包括电流产生电路和电压产生电路，其中，

电流产生电路由变压器T1，电感L2，分流器S1，分流器S2，阀VI以及分流器S1和分流器S2上的录波器组成，电源通过变压器T1接入电路，变压器T1依次连接电感L2，电流表及分流器S1，之后连接两条并联支路，一条支路通过开关K1接地，另一条支路通过阀VI、试品阀VT和分流器S2接地；

电压产生电路由变压器T2，电感LE1，阀VE1，电阻RE1，二极管D1，电感LE2，阀VE2，电阻RE2，二极管D2，电容Ce1及电容Ce2组成，电源通过变压器T2接入电路，然后连接两条并联支路，即由电感LE1、阀VE1、电阻RE1及二极管D1串联后与电感LE2、阀VE2、电阻RE2及二极管D2串联组成的支路并联，电容Ce1通过阀VE1和电阻RE1之间的结点接地，电容Ce2通过阀VE2和电阻RE2之间的结点接地。

2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试品阀VT与电阻Rd并联，然后与电容Cs及电阻Rs串联的支路并联，电阻Rd上具有录波器，通过电压表可测出电容Cs两端的电压。

3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述高压串联晶闸管阀为静止无功补偿器阀或晶闸管控制串联电容器阀或高压直流阀。

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