一种换流阀均压电容试验电路及试验方法与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种换流阀均压电容试验电路及试验方法。


背景技术：

2.晶闸管换流阀是直流输电系统中的关键设备，被称为高压直流输电系统的“心脏”，均压电容是晶闸管换流阀的核心元件，其性能的好坏直接决定晶闸管换流阀能否正常运行。目前，为模拟高压直流输电系统中晶闸管换流阀均压电容的运行工况，均压电容的性能测试通常采用背靠背试验方法即直接试验方法。但是晶闸管换流阀中均压电容数量巨大，随着受试均压电容数量的增加，背靠背试验容量成比例增加，试验效率较低，经济成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种换流阀均压电容试验电路及试验方法，用以解决现有的试验技术效率低、成本高的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提出一种换流阀均压电容试验电路，该试验电路包括电源回路、电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路和正向触发回路：
5.电源回路用于为电压过冲回路中的直流电容充电；
6.电压过冲回路用于使被充电的直流电容在电压过冲回路中产生电压过冲现象，并为被试均压电容充电；
7.换相齿回路用于使被试均压电容模拟在实际运行中会出现的电压齿状变化的放电现象；
8.电压翻转回路用于翻转放电后被试均压电容的电压极性；
9.正向触发回路用于使被试均压电容电量降为0，结束一个测试周期；
10.其中，电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路与正向触发回路均用于与被试均压电容并联连接。
11.其有益效果为：为了真实再现均压电容在实际运行过程中会产生的电压、电流应力，本发明采用电路试验的方法，以模块化的功能回路按时序循环测试，模拟均压电容的实际运行情况。试验电路回路构成简单、可靠，所用元件成本低，能够多试验同时进行，降低测试成本的同时提高试验效率。
12.进一步地，试验电路中电源回路包括串联设置的直流电源和充电电阻。
13.进一步地，试验电路中电压过冲回路包括串联设置的第一单向可控元件和第一电感。
14.进一步地，试验电路中换相齿回路包括串联设置的第二单向可控元件和第一限流电阻。
15.进一步地，试验电路中电压翻转回路包括串联设置的第二电感和第三单向可控元
件。
16.进一步地，试验电路中正向触发回路包括串联设置的第四单向可控元件和第二限流电阻。
17.其有益效果为：通过外接控制系统控制各模块的单向可控元件的通断，达到各回路不同时序的运行，控制可靠性高。
18.为了解决上述问题，本发明还提供了一种换流阀均压电容试验的试验方法，包括如下步骤：
19.1)控制电源回路对电压过冲回路中的直流电容充电；
20.2)控制电压过冲回路，由直流电容对被试均压电容进行电压过冲试验并完成充电；
21.3)控制换相齿回路，使被试均压电容模拟产生在实际运行中会出现的电压齿状变化的放电现象；
22.4)控制电压翻转回路，实现对被试均压电容的电压极性翻转；
23.5)控制正向触发回路，使被试均压电容完全放电，直至被试均压电容电荷量为0；
24.6)重复步骤1)～5)，对被试均压电容进行重复测试，利用测试得到的被试均压电容试验电压波形与实际正常运行的均压电容波形进行对比，对被试均压电容的性能进行评价。
25.其有益效果在于：通过该种控制方法能够较为接近地再现换流管均压电容在实际运行过程中电流、电压应力的变换情况，实验结果为被试均压电容的模拟波形，与实际正常工作的均压电容的波形进行对比，且能够通过外接控制系统控制各回路的时序导通，自动化程度高，能够高效准确判断被试均压电容的好坏。
26.进一步地，试验电路中电压过冲回路包括串联设置的第一单向可控元件和第一电感。
27.进一步地，试验电路中换相齿回路包括串联设置的第二单向可控元件和第一限流电阻。
28.进一步地，试验电路中电压翻转回路包括串联设置的第二电感和第三单向可控元件。
29.其有益效果为：各分支回路的导通可以通过外接控制电路控制各回路中的单向可控元件导通来实现，控制可靠性高，能够集中控制，提高试验效率。
附图说明
30.图1为本发明基于igct的换流阀均压电容试验电路的电路原理图；
31.图2为本发明基于igct的换流阀均压电容试验电路的试验波形。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
33.试验电路实施例：
34.本实施例中的试验电路是基于逆阻型igct作为电路的控制元件，通过各支路逆阻
型igct有时序的开断，使各功能回路有序运作，来达到对待测均压电容进行模拟测试的目的。真实再现均压电容在实际运行过程中的电压、电流应力。
35.如图1所示，本实验的被试主体为均压电容c，该试验电路包括电源回路、电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路和正向触发回路。电源回路由直流电源和充电电阻r1串联连接组成，并联连接在直流电容c1两端。电压过冲回路由直流电容c1、逆阻型igct阀v1、电感l1串联连接组成，并联连接在均压电容试品c两端。换相齿回路由逆阻型igct阀v2和限流电阻r2串联连接组成，并联连接在均压电容试品c两端。电压翻转回路由电感l2和逆阻型igct阀v3串联连接组成，并联连接在均压电容试品c两端。正向触发回路由逆阻型igct阀v4和电阻r3串联连接组成，并联连接在均压电容试品c两端。
36.该试验电路的具体工作原理为：
37.首先直流电源通过充电电阻r1将直流电容c1充电至设定值后，控制系统向逆阻型igct阀v1下发一次开通指令，直流电容c1通过逆阻型igct阀v1、电感l1给均压电容试品c充电至峰值，直至回路电流为零，逆阻型igct阀v1关断，模拟电压过冲试验阶段结束。通过控制逆阻型igct阀v2多次开通和关断、均压电容试品c通过逆阻型igct阀v2和电阻r2进行多次放电，模拟换相齿试验。之后，开通逆阻型igct阀v3，均压电容试品c通过电感l2和逆阻型igct阀v3，实现电压极性翻转，直至电流为零，关断逆阻型igct阀v3，电压翻转过程结束。最后，开通逆阻型igct阀v4，均压电容试品c通过电阻r3放电，直到电流为零，关断逆阻型igct阀v4，正向触发试验过程结束。上述为一个周期的完整试验过程，下一个周期重复上述过程，周而复始使电容试品c再现在实际运行过程中的电压、电流应力等，直至试验达到规定周期数，试验结束。图2给出了采用本发明换流阀均压电容试验电路的试验波形。
38.在该试验电路中，采用以被直流电源充电的直流电容c1为待测试均压电容c充电的方法，其原因在于：充电的直流电容c1在为待测均压电容c充电时能够产生电压过冲效应，来达到模拟均压电容在正常工作环境下会出现的实际电压过冲现象。
39.该试验电路的运行原理为：通过不同支路的有序运作，能够模拟获取均压电容运行过程中的电压、电流应力等数据。通过对得到的试验波形与正常波形做对比，试验波形不符合正常波形的均压电容被判断为缺陷品。
40.采用该种试验电路对均压电容进行测试，有效减少了试验的成本，以高度自动化的检测方式，提高了均压电容检测的效率与准确度。
41.在本实施例中，采用逆阻型igct作为各支路的控制元件，本发明并不限制控制元件的使用，只要能够达到可控单向导通的目的，均可采用。作为其他实施方式，可采用igbt、iegt等元件，以达到类似的效果。
42.试验方法实施例：
43.本方法核心思想在于，通过试验电路模拟的方式，再现均压电容实际运行过程中产生的电压、电流应力，以试验电压波形于实际电压波形对比的方式，判断被试均压电容的性能。具体的试验方法在试验电路实施例中已经具体说明，本实施例不在赘述。
44.以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种换流阀均压电容试验电路，其特征在于，试验电路包括电源回路、电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路和正向触发回路：电源回路用于为电压过冲回路中的直流电容充电；电压过冲回路用于使被充电的直流电容在电压过冲回路中产生电压过冲现象，并为被试均压电容充电；换相齿回路用于使被试均压电容模拟在实际运行中会出现的电压齿状变化的放电现象；电压翻转回路用于翻转放电后被试均压电容的电压极性；正向触发回路用于使被试均压电容电量降为0，结束一个测试周期；其中，电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路与正向触发回路均用于与被试均压电容并联连接。2.根据权利要求1所述的换流阀均压电容试验电路，其特征在于，所述电源回路包括串联设置的直流电源和充电电阻。3.根据权利要求1所述的换流阀均压电容试验电路，其特征在于，所述电压过冲回路包括串联设置的第一单向可控元件和第一电感。4.根据权利要求1所述的换流阀均压电容试验电路，其特征在于，所述换相齿回路包括串联设置的第二单向可控元件和第一限流电阻。5.根据权利要求1所述的换流阀均压电容试验电路，其特征在于，所述电压翻转回路包括串联设置的第二电感和第三单向可控元件。6.根据权利要求1～5任意一项所述的换流阀均压电容试验电路，其特征在于，所述正向触发回路包括串联设置的第四单向可控元件和第二限流电阻。7.一种换流阀均压电容试验方法，其特征在于包括如下步骤：1)控制电源回路对电压过冲回路中的直流电容充电；2)控制电压过冲回路，由直流电容对被试均压电容进行电压过冲试验并完成充电；3)控制换相齿回路，使被试均压电容模拟产生在实际运行中会出现的电压齿状变化的放电现象；4)控制电压翻转回路，实现对被试均压电容的电压极性翻转；5)控制正向触发回路，使被试均压电容完全放电，直至被试均压电容电荷量为0；6)重复步骤1)～5)，对被试均压电容进行重复测试，利用测试得到的被试均压电容试验电压波形与实际正常运行的均压电容波形进行对比，对被试均压电容的性能进行评价。8.根据权利要求7所述的换流阀均压电容试验方法，其特征在于，步骤2)中所述电压过冲回路包括串联设置的第一单向可控元件和第一电感。9.根据权利要求7所述的换流阀均压电容试验方法，其特征在于，步骤3)中所述换相齿回路包括串联设置的第二单向可控元件和第一限流电阻。10.根据权利要求7所述的换流阀均压电容试验方法，其特征在于，步骤4)中所述电压翻转回路包括串联设置的第二电感和第三单向可控元件。

技术总结
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种换流阀均压电容试验电路及试验方法。试验电路包括电源回路、电压过冲回路、换相齿回路、电压翻转回路和正向触发回路。所述电源回路包括串联连接的直流电源和充电电阻。所述电压过冲回路包括串联连接的直流电容、第一单向可控元件和第一电感。所述换相齿回路包括串联连接的第二单向可控元件和第一限流电阻。电压翻转回路包括串联设置的第二电感和第三单向可控元件。正向触发回路包括串联设置的第四单向可控元件和第二限流电阻。本发明的换流阀均压电容试验电路及试验方法能真实再现均压电容在实际运行过程中的电压、电流应力等，具有所需电源容量小、控制精准、自动化程度高的优点。自动化程度高的优点。自动化程度高的优点。


技术研发人员：黄永瑞 韩坤 张坤 刘堃 洪波 邵珠柯 张文博
受保护的技术使用者：许继电气股份有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/10/7