超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统技术方案

本发明专利技术提供一种超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统，包括输入配电单元、滤波模块、工频电源模块、高压冲击电源模块、高频正弦波发生器、高压继电器、输出手柄、高压测量分压器、检测及控制系统，光电通讯模块和计算机；将电源系统、控制系统、通讯系统通过合理的电路设计使各分系统相互配合进行晶闸管级的试验检测，该试验系统结构简单、操作方便、运行稳定，试验系统可以满足TCU结构换流阀组件中晶闸管级测试项目的需求，通过合成回路的方式大大提升工作效率，填补了高压直流输电换流阀晶闸管级测试技术的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超、特高压直流输电用换流阀电气试验
，特别涉及一种超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统。
技术介绍
我国能源供求分布不均，远距离、大规模输电的高压直流输电技术在我国电力传输中发挥着重要作用，基于功率半导体器件晶闸管的高压直流输电技术得到广泛的应用。换流阀是高压直流输电的核心设备，晶闸管级单元是换流阀中的基本结构单元，为了保证换流阀运行可靠性，确保晶闸管及其辅助设备电气特性及其功能正常，在直流输电工程投入运行前和检修维护时期，晶闸管级的检测是必须进行的试验项目。然而实际工程中晶闸管级数量庞大，针对晶闸管级的试验项目颇多，目前采用分离试验的方式，工作量巨大，国内没有针对晶闸管级的综合试验系统，开发便携且高效的可用于高压直流输电换流阀晶闸管级测试系统显得尤为急迫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超、特高压直流输电工程用TCU结构换流阀组件晶闸管级的试验系统。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统，包括输入配电单元、滤波模块、工频电源模块、高压冲击电源模块、高频正弦波发生器、高压继电器、输出手柄、高压测量分压器、检测及控制系统，光电通讯模块、计算机；输入配电单元用于220VAC市电输入，输入配电单元与滤波模块，滤波模块分别与工频电源模块、高压冲击电源模块以及高频正弦发生器相连，实现电磁干扰的过滤；工频电源模块与高压继电器一个常开触点相连，实现工频工况的模拟；高压冲击电源模块与高压继电器另一个常开触点相连，用于产生高压脉冲的；高频正弦发生器与高压继电器常闭触点相连，用于产生高频低电压；高压继电器用于工频电源模块、高压冲击电源模块、高频正弦波发生器之间的时序控制，实现对晶闸管级试品施加不同类型的电压波形；输出手柄一端与高压继电器公共端相连，输出手柄另一端与晶闸管级试品相连，输出手柄用于连接晶闸管级试品与电源模块；高压测量分压器包括直流电压高压分压器与冲击电压高压分压器，其高压端分别与高压冲击电源和高压继电器公共端相连，其低压端与检测及控制系统相连，实现试验电压的测量和控制；检测及控制系统由差分式电压分压器和电流互感器完成信号测量，数据采集部分包括冲击电源中充电电压的测量与检测、工频电压的测量与检测、冲击电压的测量与检测，以及回路电流的测量与检测；光电通讯模块一端与检测及控制系统相连，另一端与晶闸管级试品的光纤接口相连，实现与晶闸管级试品的光通讯；计算机与检测及控制系统连接通讯。进一步，所述工频电源模块包括过零检测电路、由IGBT或MOSFET组成的电子开关、原副边耐压水平超过10kV的工频变压器以及变压器原边侧的限流电阻。进一步，所述高压冲击电源模块包括高压脉冲电容、IGBT电子开关和保护开关；高压脉冲电容输入端依次与高频升压变压器和整流模块连接，通过高频升压变压器和整流模块充电；高压脉冲电容输出端输出经串联IGBT电子开关与波形参数调整模块连接，波形参数调整模块与高压冲击极性切换模块连接，实现正、负极性高压冲击波形的切换；保护开关连接在高压冲击极性切换模块输出端与高压脉冲电容输出端之间，在高压试验结束后或试验失败时，实现高压脉冲电容与试品电容残余能量的释放。进一步，所述高频正弦发生器由ARM控制器、D/A转换器和滤波电路组成，以产生频率最高达120kHz的正弦波。进一步，所述高压测量分压器采用电阻分压器。进一步，所述计算机通过与检测及控制系统连接通讯，实现数据的无线传输。进一步，所述高压冲击极性切换模块由两组高压继电器组成，保护开关采用串联晶闸管组组成。本专利技术实现了将电源系统、控制系统、通讯系统通过合理的电路设计使各分系统相互配合进行晶闸管级的试验检测，该试验系统结构简单、操作方便、运行稳定，试验系统可以满足TCU结构换流阀组件中晶闸管级测试项目的需求，通过合成回路的方式大大提升工作效率，填补了高压直流输电换流阀晶闸管级测试技术的空白。附图说明图1为超、特高压直流输电TCU结构换流阀中晶闸管级试验系统结构原理框图图2为图1工频电源模块的结构原理框图图3为图1高压冲击电源模块的结构原理框图图4为图1高频正弦发生器的结构原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。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。在一个实施例中，本专利技术公开了一种超、特高压直流输电换流阀中晶闸管级试验系统；图1为超、特高压直流输电换流阀中晶闸管级试验系统结构原理框图，所述系统包括输入配电单元1、滤波模块2、工频电源模块3、高压冲击电源模块4、高频正弦波发生器5、高压继电器6、输出手柄7、高压测量分压器8、检测及控制系统9，光电通讯模块10、带蓝牙功能的笔记本计算机11；输入配电单元1为220VAC市电输入；滤波模块2用于过滤来自市电的干扰；工频电源模块3用于提供工频电压，模拟晶闸管级的运行工况；高压冲击电源模块4用于提供高压脉冲，为晶闸管级TCU的正、反向保护触发检测提供电源；高频正弦发生器5用于产生频率最高达120kHz的正弦波，为阻抗测试提供电源；高压继电器6用于控制三大电源之间时序，对晶闸管级试品施加不同类型的电压波形；输出手柄7用于连接晶闸管级试品与电源模块；高压测量分压器8用于试验电压的测量，包括直流电压高压分压器与冲击电压高压分压器；检测及控制系统9用于信号测量与控制，主要包括冲击电源中充电电压的测量与检测、工频电压的测量与检测、冲击电压的测量与检测以及回路电流的测量与检测；光电通讯模块10用于与晶闸管级试品的光通讯；笔记本计算机11用于与检测及控制系统9通讯。本实施例中，所述输入配电单元1为220VAC市电输入。所述滤波模块2分别与工频电源模块3高压冲击电源模块4以及高频正弦发生器5相连。如图2所示，所述工频电源模块3包括过零检测电路301由IGBT或MOSFET组成的电子开关302、原副边耐压水平超过10kV的工频变压器304以及变压器原边侧的限流电阻303。所述工频电源模块3与高压继电器6常开触点相连，输出350VAC工频电压。如图3所示，高压冲击电源模块4，包括高频升压变压器401、整流模块402、高压脉冲电容403、IGBT电子开关404、波形参数调整模块405、高压冲击极性切换模块406，与高压继电器6常开触点相连、保护开关407，高压冲击电源模块4高压脉冲电容403充电方式采用高频升压变压器401经过整流模块402整流输出，内部开关采用串联IGBT电子开关404，通过电阻和电感实现波形参数调整模块405，高压冲击极性切换模块406由两组高压继电器组成，实现正、负极性高压冲击波形的切换，另外，采用串联晶闸管组用作保护开关407，在高压试验结束后或试验失败时，通过触发该串联晶闸管组实现主电容与试品电容残余能量的释放。所述高压冲击电源模块4，与高压继电器6常开触点相连，输出最高达15kV的冲击电压。如图4所示，高频正弦发生器5，包括RM控制器501本文档来自技高网...

【技术保护点】
超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统，其特征在于：包括输入配电单元(1)、滤波模块(2)、工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)、高频正弦波发生器(5)、高压继电器(6)、输出手柄(7)、高压测量分压器(8)、检测及控制系统(9)，光电通讯模块(10)和计算机；输入配电单元(1)用于220VAC市电输入，输入配电单元(1)与滤波模块(2)，滤波模块(2)分别与工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)以及高频正弦发生器(5)相连，实现电磁干扰的过滤；工频电源模块(3)与高压继电器(6)一个常开触点相连，实现工频工况的模拟；高压冲击电源模块(4)与高压继电器(6)另一个常开触点相连，用于产生高压脉冲的；高频正弦发生器(5)与高压继电器(6)常闭触点相连，用于产生高频低电压；高压继电器(6)用于工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)、高频正弦波发生器(5)之间的时序控制，实现对晶闸管级试品施加不同类型的电压波形；输出手柄(7)一端与高压继电器(6)公共端相连，输出手柄(7)另一端与晶闸管级试品相连，输出手柄(7)用于连接晶闸管级试品与电源模块；高压测量分压器(8)包括直流电压高压分压器与冲击电压高压分压器，其高压端分别与高压冲击电源(4)和高压继电器(6)公共端相连，其低压端与检测及控制系统(9)相连，实现试验电压的测量和控制；检测及控制系统(9)由差分式电压分压器和电流互感器完成信号测量，数据采集部分包括冲击电源中充电电压的测量与检测、工频电压的测量与检测、冲击电压的测量与检测，以及回路电流的测量与检测；光电通讯模块(10)一端与检测及控制系统(9)相连，另一端与晶闸管级试品的光纤接口相连，实现与晶闸管级试品的光通讯；计算机与检测及控制系统(9)连接通讯。...

【技术特征摘要】
1.超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统，其特征在于：包括输入配电单元(1)、滤波模块(2)、工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)、高频正弦波发生器(5)、高压继电器(6)、输出手柄(7)、高压测量分压器(8)、检测及控制系统(9)，光电通讯模块(10)和计算机；输入配电单元(1)用于220VAC市电输入，输入配电单元(1)与滤波模块(2)，滤波模块(2)分别与工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)以及高频正弦发生器(5)相连，实现电磁干扰的过滤；工频电源模块(3)与高压继电器(6)一个常开触点相连，实现工频工况的模拟；高压冲击电源模块(4)与高压继电器(6)另一个常开触点相连，用于产生高压脉冲的；高频正弦发生器(5)与高压继电器(6)常闭触点相连，用于产生高频低电压；高压继电器(6)用于工频电源模块(3)、高压冲击电源模块(4)、高频正弦波发生器(5)之间的时序控制，实现对晶闸管级试品施加不同类型的电压波形；输出手柄(7)一端与高压继电器(6)公共端相连，输出手柄(7)另一端与晶闸管级试品相连，输出手柄(7)用于连接晶闸管级试品与电源模块；高压测量分压器(8)包括直流电压高压分压器与冲击电压高压分压器，其高压端分别与高压冲击电源(4)和高压继电器(6)公共端相连，其低压端与检测及控制系统(9)相连，实现试验电压的测量和控制；检测及控制系统(9)由差分式电压分压器和电流互感器完成信号测量，数据采集部分包括冲击电源中充电电压的测量与检测、工频电压的测量与检测、冲击电压的测量与检测，以及回路电流的测量与检测；光电通讯模块(10)一端与检测及控制系统(9)相连，另一端与晶闸管级试品的光纤接口相连，实现与晶闸管级试品的光通讯；计算机与检测及控制系统(9)连接通讯。2.根据权利要求1所述的超、特高压直流输电TCU结构换流阀组件晶闸管级试验系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟锐锋，行鹏，张鹏立，张乔根，庞磊，王家琦，叶万超，李毅，岳珂，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61