一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法

摘要

本发明提供了一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法，属于电力电子和电力系统模拟实验领域，本发明通过在电压源充电期间内适当的时刻触发辅助阀使得试品电压上升至所需值，试品电压波形与实际工况接近；直流大电流由六脉动整流桥提供，波形与实际工况基本相同。

权利要求

1.一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法，其特征在于

(1)该方法所采用的装置是电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验装置，包括低压大电流直流电源、高压小电流源、辅助阀V1和试品阀VT，其中，低压大电流直流电源与试品阀VT并联，为试品阀提供导通期间的直流大电流；高压小电流源通过辅助阀V1与试品阀VT并联，为试品阀VT提供高电压，所述低压大电流直流电源包括6脉动整流器，所述高压小电流源的回路包括充电装置、电容C和电抗器L，所述充电装置和电容C并联后与电抗器L串联；

(2)该方法的步骤包括：

在高压小电流源中的充电装置给电容C充电期间开通辅助阀V1使得试品阀电压先跌落，然后在充电完成后其正向电压刚好达到设计的触发电压值，高压小电流源提供试品阀所需的正向触发电压和试品阀VT关断后的反向恢复电压，以及试品阀VT阻断期间的电压跃变和正向电压上升率，可以准确考核试品阀VT的取能；

同时通过引入高压小电流源的小电流，来模拟试品阀VT关断前的电流变化率；

低压大电流直流电源在试品阀VT导通期间注入所述直流大电流，从而正确的等效试品阀VT导通电流的峰值，复现试品阀VT导通期间的损耗，在高压小电流源电流截至前几百微秒内，低压大电流直流电源的电流过零并被隔离，同时确保辅助阀V1的安全可靠关断。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过在电容C充电过程开通辅助阀V1实现所需的最小触发电压；通过两次振荡过程来满足试品阀VT的取能，即在一个试验周期中，试品阀的电压两次从负电压上升到正电压；可以充分验证阀的触发可靠性和阀取能单元设计的正确性。

说明书

一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子和电力系统模拟实验领域，具体涉及一种直流换流阀试验方法，尤其涉及一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法。

背景技术

[0002] 直流输电在远距离大容量输电，异步联网，海底电缆电力传输等方面与交流输电相比有着无可比拟的优势，直流换流阀作为直流输电的核心、关键设备，保证其安全可靠稳定的运行，不仅是系统对装置的要求，更是装置保护自身的要求。而运行试验是检验阀性能的重要手段。目前由于单个晶闸管电压电流能力的增大，采用合成试验方法对直流换流阀进行运行试验得到国际相关标准认可。其基本思想是试验所需的高压、大电流强度分别通过高压小电流回路和低压大电流回路提供，并交替施加于试品阀上。

[0003] 最小触发角试验作为直流换流阀运行试验的一个试验项目，因它在试验要求上的特殊性，决定了其试验方法不同于换流阀的其它运行试验项目。目前的最小触发角试验方法在试品范围、控制难度、等效性上难以全面兼顾。

[0004] 最小触发角试验考核试品阀在系统交流电压降低、触发角为系统设计最小值时的运行可靠性。此工况下，由于触发角小，所以开通电压低，这对串联的晶闸管阀开通不利；低的阀端电压峰峰值对依靠阀端电压上升来取能供电的晶闸管门极单元工作不利。直流换流阀在设计时应能保证在此工况下可靠开通，门极单元能充分取能以保证正常工作。为验证设计的正确性及制造的合格性需要对换流阀进行最小触发角运行试验，而本专利可以很好的达到这种考核目的。

[0005] 中国专利申请200710177109.2公开了一种直流换流阀低电压参数运行试验的方法，将其连接到高压小电流源回路，在一个试验周期T内，脉冲触发时序流程按如下步骤操作：T0～T1阶段，按试验要求控制6脉冲桥触发角A；T1时刻，触发导通VT和V1阀，引入大电流半波直流；T2时刻，来自低压大电流源的半波电流过零，V1开始关；T2～T3时刻，V1阀关断，VT阀臂的小电流继续通过试品；T3时刻，VT阀过零关断，高压小电流源回路提供所需的试品阀电压。所述直流换流阀低电压参数试验方法等效了开通电压和关断的恢复阶跃电压，可以完成最小交流电压试验，暂态欠电压试验和断续直流电流试验。

[0006] 从上述所申请专利中所述内容来看，其试验装置是专门为低电压参数运行试验所开发设计的，能够很好的完成最小触发角、最小关断角、断续直流电流试验等低电压参数的运行试验。但是对于高电压参数的运行试验如最大持续运行负载试验、最大暂态运行试验，该专利申请中所述的装置与方法不能适用。

[0007] 本专利申请的试验装置高电压源采用充电振荡回路，能够同时满足高电压参数运行试验与低电压参数运行试验的要求，所提出的试验方法能够实现最小触发角运行试验，无需专门为最小触发角运行试验等低电压参数运行试验独立开发一套试验装置，节约成本，经济实用。

发明内容

[0008] 本发明提供了一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验的试验方法，通过在电压源充电期间内适当的时刻触发辅助阀使得试品电压上升至所需值，试品电压波形与实际工况接近；直流大电流由六脉动整流桥提供，波形与实际工况基本相同。

[0009] 本发明提供的直流换流阀最小触发角试验方法准确的等效了开通电压和阀端电压变化范围，试验等效性较高。

[0010] 本发明的技术方案是一种电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法，其特征在于：

[0011] (1)该方法所采用的装置是电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验装置，包括低压大电流直流电流源、高压小电流源、辅助阀V1和试品阀VT，其中，低压大电流直流电源与试品阀VT并联，为试品阀提供导通期间的直流大电流；高压小电流源通过辅助阀V1与试品阀VT并联，为试品阀VT提供高电压，所述低压大电流直流源包括6流脉动整流器，所述高压小电流源的回路包括充电装置、电容C和电抗器L，所述充电装置和电容C并联后与电抗器L串联；

[0012] (2)该方法的步骤包括：

[0013] 在高压小电流源中的充电装置给电容C充电期间开通辅助阀V1使得试品阀电压先跌落，然后在充电完成后其正向电压刚好达到设计的触发电压值，高压小电流源提供试品所需的正向触发电压和试品阀VT关断后的反向恢复电压，以及试品阀VT阻断期间的电压跃变和正向电压上升率，可以准确考核试品阀VT取能；

[0014] 同时通过引入电压小电流源的小电流，来模拟试品阀VT关断前的电流变化率；

[0015] 低压大电流源在试品阀VT导通期间注入直流电流，从而正确的等效试品阀VT导通电流的峰值，复现试品阀VT导通期间的损耗，在高压小电流源电流截至前几百微秒内，低压大电流源的电流过零并被隔离，同时确保辅助阀V1的安全可靠关断。

[0016] 其中，通过在电容C充电过程开通辅助阀V1实现所需的最小触发电压；通过两次振荡过程来满足试品阀VT的取能，即在一个试验周期中，试品阀的电压两次从负电压上升到正电压；可以充分验证阀的触发可靠性和阀取能单元设计的正确性。

[0017] 本发明的有益效果是：

[0018] 1、所提出的试验方法完全满足相关试验标准的要求，所需试验参数调节灵活。

[0019] 2、准确地等效了试品的开通电压，取能回路的考核等效性好，试品波形接近实际工况，因此对试品的等效性高。

[0020] 3、所提出的试验方法适用的试品范围广。

附图说明

[0021] 为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本发明相关的附图说明如下：

[0022] 图1示出了依据本发明的电压不对称的直流换流阀最小触发角运行试验方法原理框图。

[0023] 图2示出了依据本发明的最小触发角试验电压电流波形。

具体实施方式

[0024] 下面是本发明的一个优选实施例，以下结合本附图对本发明实现的技术方案做进一步说明。

[0025] 直流换流阀低电压参数试验装置的原理框图如图1。主要包括6脉动背靠背低压大电流源，高压小电流回路，辅助阀V1和试品阀VT。

[0026] 高压小电流源提供试品所需的正向触发电压和试品关断后的反向恢复电压，以及试品阀阻断期间的电压跃变和正向电压上升率，可以准确考核试品阀取能回路设计的正确性，同时通过调节高电压小电流源的小电流，来调节试品阀关断前的电流变化率；低压大电流源在试品阀导通期间注入直流电流，以正确的等效试品阀导通电流的峰值，复现试品阀导通期间的损耗，在高压小电流源电流截至前几百微秒内，低压大电流电流过零，将低压大电流回路隔离，同时确保了辅助阀安全可靠关断，试验波形如图2。

[0027] 过程如下：

[0028] (1)t0时刻试品阀VT中流过直流大电流；

[0029] (2)t1时刻试品阀中直流电流过零前触发辅助阀V1，引入半波振荡电流；

[0030] (3)t2时刻半波电流过零，电容电压反向，VT承受反向高压；

[0031] (4)t3时刻触发V1给电容C补能；

[0032] (5)t4时刻触发辅助阀V1，将反向高压全加在试品阀VT上，电容继续补能；

[0033] (6)t5时刻试品阀承受较低的正向电压，触发开通VT、辅助阀V1，引入半波电流；

[0034] (7)t6时刻半波电流过零前，引入直流大电流，VT继续保持导通，辅助阀V1随后关断，电容电压反向；

[0035] (8)t7时刻触发V1给电容C补能，将其电压充至正向，为下一周期的工作准备；

[0036] 上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。