一种电力电子模块电流耐受试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种电力电子模块电流耐受试验装置，包括谐振电容和放电回路，谐振电容输出连接放电回路，放电回路上串设有放电开关、谐振电感和辅助阀，被测电力电子模块用于并接在辅助阀的两端，试验装置还包括卸荷支路，卸荷支路连接谐振电容的两端，卸荷支路上串设有卸荷开关和卸荷元件。当需要消耗掉谐振电容中剩余电荷时，控制卸荷开关打开，利用卸荷元件消耗电容中剩余电荷，避免对工作人员造成一定的安全隐患，而且，也避免对电容本身造成一定的损坏。另外，该试验装置拓扑简单、装置成本低、试验安全性高、难度小、容易实现。

A Current Tolerance Test Device for Power Electronic Modules

The utility model relates to a current tolerance test device for power electronic module, which comprises a resonant capacitor and a discharge circuit. The output of the resonant capacitor is connected with the discharge circuit. A discharge switch, a resonant inductance and an auxiliary valve are arranged in series in the discharge circuit. The tested power electronic module is used to be connected to the two ends of the auxiliary valve. The test device also includes an unloading branch, which connects the two ends of the resonant capacitor. The unloading switch and unloading components are arranged in series on the unloading branch. When the residual charge in the resonant capacitor is needed to be consumed, the unloading switch is controlled to open, and the residual charge in the capacitor is consumed by the unloading element, so as to avoid the potential safety hazard to the staff and the damage to the capacitor itself. In addition, the device has the advantages of simple topology, low cost, high test safety, low difficulty and easy realization.

【技术实现步骤摘要】
一种电力电子模块电流耐受试验装置
本技术涉及一种电力电子模块电流耐受试验装置。
技术介绍
混合式直流断路器是多端柔性直流输电工程中核心的设备之一，在各直流线路两侧均配置直流断路器。在直流系统中，直流断路器作为主保护装置，需在数毫秒内完成故障电流开断，并且快速、可靠实现故障线路的隔离及重合。直流断路器旨在保障健全系统的安全持续运行，提高直流电网可靠性。此外，直流断路器应具备带电投切能力，以实现换流站在直流电网中灵活投退。混合式直流断路器一次电路一般由三部分组成，包括主支路、转移支路和耗能支路。主支路主要由快速机械开关构成，主支路用于为直流断路器在稳态运行工况下提供直流电流通路；转移支路主要由多级电力电子器件模块串联构成，用于短时承载直流系统短路电流，并通过换流将电容串入故障回路，建立瞬态分断电压；耗能支路由多个避雷器组串并联构成，用于抑制转移支路瞬态分断过电压、吸收线路及系统所储存的残余能量。为验证混合式直流断路器设计的合理性和正确性，准确反映直流断路器实际运行工况中的电、热与机械等性能，亟待开展直流断路器等效试验技术的研究工作。转移支路电力电子模块电流耐受试验，作为直流断路器型式试验中的一项，主要是为了检验转移支路电力电子模块短时耐受电流能力，需要对转移支路电力电子模块施加如图1所示的电流波形。申请公布号为CN106771947A的中国专利申请文件公开了一种IGBT检测电路，该检测电路包括充电回路和放电回路，充电回路包括直流充电电源、谐振电容和充电开关，放电回路包括放电开关、谐振电感和辅助阀。直流充电电源通过充电开关连接谐振电容，谐振电容形成的放电回路上串设谐振电感和辅助阀，在对被测电力电子模块进行检测时，将被测电力电子模块并接在辅助阀两端。该检测电路能够对电力电子模块进行有效检测，但是，在检测过程中，当辅助阀再次导通时，部分电流开始从被测电力电子模块转入辅助阀中，大部分能量又存入谐振电容中，就会增大谐振电容中的剩余电荷。电容中存有较多电荷的话，会对工作人员造成一定的安全隐患，而且，对电容本身也会造成一定的损坏。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电力电子模块电流耐受试验装置，用以解决在试验过程中，谐振电容中剩余较多电荷，从而对工作人员造成一定安全隐患的问题。为实现上述目的，本技术包括以下技术方案。一种电力电子模块电流耐受试验装置，包括谐振电容和放电回路，所述谐振电容输出连接所述放电回路，所述放电回路上串设有放电开关、谐振电感和辅助阀，被测电力电子模块用于并接在辅助阀的两端，所述试验装置还包括卸荷支路，所述卸荷支路连接所述谐振电容的两端，所述卸荷支路上串设有卸荷开关和卸荷元件。当需要消耗掉谐振电容中剩余电荷时，控制卸荷开关打开，利用卸荷元件消耗掉电容中剩余电荷，避免对工作人员造成一定的安全隐患，而且，也避免对电容本身造成一定的损坏。另外，该试验装置拓扑简单、装置成本低、试验安全性高、难度小、容易实现。进一步地，所述卸荷元件为卸荷电阻，通过卸荷电阻实现剩余电荷的消耗。进一步地，所述试验装置还包括谐振电容充电回路，所述谐振电容充电回路连接所述谐振电容的两端，所述谐振电容充电回路上串设有充电开关。通过谐振电容充电回路对谐振电容进行在线充电。进一步地，所述试验装置还包括直流充电电源，所述直流充电电源设置在所述谐振电容充电回路上。进一步地，所述放电开关为晶闸管。附图说明图1是转移支路电力电子模块短时电流耐受试验所需波形图；图2是转移支路电力电子模块短时电流耐受试验真实波形图；图3是电力电子模块电流耐受试验装置电路结构图；图4是辅助阀和试品的两种通用结构示意图；图5是试验方法运行动作第一种时序图；图6是试验方法运行动作第二种时序图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。要想实现电力电子模块电流耐受试验，需要一种维持时间为ms级，电流为kA级的电流，波形如图2所示，为了检验电力电子模块短时耐受电流能力。本实施例中，电力电子模块电流耐受试验装置的检测对象，即被测电力电子模块为混合式直流断路器转移支路中的电力电子模块，当然，除此之外，检测对象还可以是其他设备中的电力电子模块或者是分立的电力电子模块。该试验需要产生一个维持几个ms的梯形电流波流入转移支路的电力电子模块，利用LC零状态二阶振荡电路原理和并联辅助阀的试验拓扑结构所产生的近似直流电流来等效替代直流电流源，节约成本，安全可靠。如图3所示，电力电子模块电流耐受试验装置包括谐振电容3和放电回路，谐振电容3输出连接放电回路，放电回路上串设有放电开关、谐振电感7和辅助阀8，被测电力电子模块对应图3中的试品9，在试验时，将试品9并接在辅助阀8的两端。辅助阀8用于在前期为LC振荡回路提供回路，当电流达到目标值时再导通试品9的回路，关断辅助阀8。本实施例中，放电开关具体为晶闸管，对应图3中的隔离阀6。该试验装置还包括卸荷支路，该卸荷支路连接在谐振电容3的两端，卸荷支路上串设有卸荷开关4和卸荷元件，本实施例中，卸荷元件为卸荷电阻5，当然，除此之外，还可以是其他的卸荷元件。试验过程中谐振电容3中的残余能量通过谐振电容3两端并联的卸荷电阻5泄放掉，安全可靠。因此，采用LC振荡电路替代直流大电流源，可以通过改变直流充电电源1给谐振电容3充电的电压值，来改变输出的振荡电流峰值。利用LC振荡电路原理的试验拓扑结构所产生的振荡电流，替代直流大电流源，拓扑原理简单，节约成本。通过改变谐振电容3和谐振电感7的参数，来改变电流的振荡频率，从而满足不同的试验目标参数要求。通过在试品9两端并联辅助阀8，辅助阀8可由由电力电子器件构成的多个H桥组成，为LC振荡电源提供辅助支路，解决了产生梯形电流波形困难的问题。通过控制试品9和辅助阀8的开断得到试品9需要的梯形电流，控制精度高，减小设备投资，安全可靠。为了对谐振电容3进行在线充电，该试验装置还包括谐振电容充电回路，谐振电容充电回路上串设有直流充电电源1和充电开关2，直流充电电源1通过充电开关2连接谐振电容3。直流充电电源1用于给谐振电容3充电，充电过程中，合闸充电开关2，充电完毕，断开充电开关2。作为其他的实施方式，直流充电电源1还可以不是试验装置的一部分，而是后期添加的设备。而且，该谐振电容充电回路也可以不是试验装置的一部分，利用外在的充电设备为谐振电容3进行充电，当谐振电容3充好电之后，断开充电设备。图4给出了试品9和辅助阀8的两种通用拓扑结构，均为由多种电力电子元件相互串并联构成。因此，对试品9施加的电流波形如图1所示，利用谐振电容3和谐振电感7构成LC振荡回路，产生kA级的电流，其得出的电流波形如图2所示，在T1时刻同时导通辅助阀8，在T2时刻电流到达设定值，导通试品9，经过Δt1秒(us级)之后关断辅助阀8，电流从辅助阀8所在支路流入试品9所在支路。在T3时刻可以选择两种不同的技术方案：第一种技术方案：T3时刻导通辅助阀8，部分电流开始从试品9转入辅助阀8，经过一定时间(us级)之后，关断试品9；第二种技术方案：在T3时刻直接利用试品9断开电流，此技术方案对试品9的要求更为严苛，也更接近实际工况。另外，T3时刻之后，大部分能量又存入谐振电容3中，那么，控制卸荷开关4导通，谐振电容3中的残余能量通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子模块电流耐受试验装置，包括谐振电容和放电回路，所述谐振电容输出连接所述放电回路，所述放电回路上串设有放电开关、谐振电感和辅助阀，被测电力电子模块用于并接在辅助阀的两端，其特征在于，所述试验装置还包括卸荷支路，所述卸荷支路连接所述谐振电容的两端，所述卸荷支路上串设有卸荷开关和卸荷元件。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子模块电流耐受试验装置，包括谐振电容和放电回路，所述谐振电容输出连接所述放电回路，所述放电回路上串设有放电开关、谐振电感和辅助阀，被测电力电子模块用于并接在辅助阀的两端，其特征在于，所述试验装置还包括卸荷支路，所述卸荷支路连接所述谐振电容的两端，所述卸荷支路上串设有卸荷开关和卸荷元件。2.根据权利要求1所述的电力电子模块电流耐受试验装置，其特征在于，所述卸荷元件为卸荷电阻。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰强，贾娜，冯健，程铁汉，高树同，刘恒，张伟华，
申请(专利权)人：北京平高清大科技发展有限公司，平高集团有限公司，国家电网有限公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11