一种高压直流输电换流阀合成试验方法

摘要

本发明提供一种高压直流输电换流阀合成试验方法。本发明提供的方法改用两个独立的高压源为试品阀提供阻断期间的正反向高压，由于两个高压源相互独立，因此可以向试品阀提供正负不对称的高电压，使得试品阀在试验中所受电压应力与实际运行工况中所承受电压应力接近一致，试验等效性更好，而且两个高压源通过合理时序搭配可以产生更多种电压波形，可以根据试验项目的需要及试品阀的设计特点灵活选取其组合方式，试验方案选择余地较大，方法灵活。

权利要求

1.一种高压直流输电换流阀合成试验方法，其特征在于：所述方法用的试验装置为直流输电换流阀合成试验装置，所述试验装置包括试品阀Vt、低压大电流直流电源(1)和两个高压源，所述两个高压源为高压源(2)和高压源(3)，所述高压源(2)和高压源(3)并联。

2.如权利要求1所述的一种高压直流换流阀合成试验方法，其特征在于：所述低压大电流直流电源(1)与试品阀Vt并联，所述高压源(2)包括辅助阀V1、充电装置S1、谐振电感L1和谐振电容C1，所述充电装置S1和谐振电容C1并联后与谐振电感L1和辅助阀V1串联，高压源(3)包括辅助阀V2、充电装置S2、谐振电感L2和谐振电容C2；所述充电装置S2和谐振电容C2并联后与谐振电感L2和辅助阀V2串联，所述高压源(2)和(3)与试品阀Vt并联。

3.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：A、高压源为谐振电容充电，同时开通低压大电流直流电源；

B、依据控制系统的命令开通试品阀和辅助阀；

C、让试品阀承受导通期间的大电流以及阻断期间的高电压。

4.如权利要求1所述的一种高压直流换流阀合成试验方法，其特征在于：

所述步骤A中，高压源(2)和(3)分别为谐振电容C1和C2充电产生正反向电压，同时开通低压大电流直流电源(1)产生直流大电流；

所述步骤B中，试验进入合成阶段，依据控制系统的命令开通试品阀Vt以及辅助阀V1和辅助阀V2；

所述步骤C中，高压源(2)或(3)的谐振电流流经试品阀Vt，低压大电流直流电源(1)的直流电流流经试品阀Vt，让试品阀Vt承受导通期间的大电流以及阻断期间的高电压。

5.如权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀合成试验方法，其特征在于：所述两个独立的高电压源(2)和(3)为试品阀Vt提供的阻断期间正反向高压不对称。

说明书

一种高压直流输电换流阀合成试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子和电力系统模拟试验领域，具体讲涉及一种直流输电换流阀试验方法，尤其涉及一种高压直流输电换流阀合成试验方法。

背景技术

[0002] 随着直流输电电压、输送容量的提高，直流输电系统的关键设备——直流换流阀的运行可靠性对系统安全运行至关重要，换流阀在设计时应保证直流换流阀在各种稳态、暂态运行条件下安全、正确运行。由于直流输电换流阀具有工作电压高、电流大、容量大的特点，很难在试验环境中构建同实际运行工况相同的全载电路进行试验，因此如何在试验环境中构建等效的试验电路，进行与实际运行工况强度相当的试验成为解决问题的关键。

[0003] 限于试验容量的提供，目前普遍采用合成试验的方法进行直流换流阀的运行试验。其基本思想是采用两套电源系统分别为直流换流阀提供长时运行电流、高电压强度，为试品提供运行电流的为大电流源，为试品提供高电压强度的为高电压源，试验时将大电流源输出的电流和高电压源输出的电压按照工频交替施加于被试换流阀上，以等效试品在实际运行中所承受的电流、电压、热应力。不过，现有的合成试验电路其高电压源均由振荡回路组成，其显著特点是所提供的高电压为正负对称，而换流阀在实际运行中所承受的正反向电压并非正负对称，试验虽能满足一般工程要求，但是其等效性却不尽理想。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种高压直流输电换流阀合成试验方法，该方法采用两套高压电源为试品阀提供阻断期间的正反向高压，直流大电流源为试品阀提供导通期间的直流大电流，通过一定的触发时序使得高电压和直流大电流以工频交替施加于试品阀上，以复现试品阀在实际运行各种稳态、暂态工况下的电流、电压、热应力，试验方式灵活、功能全面、等效性好。

[0005] 为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

[0006] 一种高压直流输电换流阀合成试验方法，其改进之处在于：所述方法用的试验装置为直流输电换流阀合成试验装置，所述试验装置包括试品阀Vt、低压大电流直流电源1和两个高压源，所述两个高压源为高压源2和高压源3，所述高压源2和高压源3并联。

[0007] 本发明提供的一种优选技术方案中：所述低压大电流直流电源1与试品阀Vt并联，所述高压源2包括辅助阀V1、充电装置S1、谐振电感L1和谐振电容C1，所述充电装置S1和谐振电容C1并联后与谐振电感L1和辅助阀V1串联，高压源3包括辅助阀V2、充电装置S2、谐振电感L2和谐振电容C2；所述充电装置S2和谐振电容C2并联后与谐振电感L2和辅助阀V2串联，所述高压源2和3与试品阀Vt并联。

[0008] 本发明提供的第二种优选技术方案中：所述方法包括下述步骤：

[0009] A、高压源为谐振电容充电，同时开通低压大电流直流电源；

[0010] B、依据控制系统的命令开通试品阀和辅助阀；

[0011] C、让试品阀承受导通期间的大电流以及阻断期间的高电压。

[0012] 本发明提供的第三种优选技术方案中：所述步骤A中，高压源2和3分别为谐振电容C1和C2充电产生正反向电压，同时开通低压大电流直流电源1产生直流大电流；

[0013] 所述步骤B中，试验进入合成阶段，依据控制系统的命令开通试品阀Vt以及辅助阀V1和辅助阀V2；

[0014] 所述步骤C中，高压源2或3的谐振电流流经试品阀Vt，低压大电流直流电源1的直流电流流经试品阀Vt，让试品阀Vt承受导通期间的大电流以及阻断期间的高电压。

[0015] 本发明提供的第四种优选技术方案中：所述两个独立的高电压源2和3为试品阀Vt提供的阻断期间正反向高压不对称。

[0016] 与现有技术相比，本发明达到的有益效果在于：

[0017] 1、本发明提供的直流换流阀合成试验方法通过两个独立的高电压源分为为试品阀提供阻断期间的正反向高压，可以获得不对称的阻断电压，使得试品所承受的电压更接近实际运行波形，试验效果更好。

[0018] 2、试验方法通过改变控制时序，可以实现多种电压组合，可以按照不同试验项目及试品设计特点灵活选择组合方式，试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广。附图说明：

[0019] 图1高压直流输电换流阀合成试验装置原理图；

[0020] 图2合成试验方法双注入模式下试品阀的电压、电流波形；

[0021] 图3合成试验方法三注入模式下试品阀的电压、电流波形。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步的详细说明。

[0023] 图1是高压直流输电换流阀合成试验装置原理图，该装置包括试品阀Vt、低压大电流直流电源1、高压源2、高压源3；低压大电流直流电源1与试品阀Vt并联；高压源2包括辅助阀V1、充电装置S1、谐振电感L1和谐振电容C1；充电装置S1和谐振电容C1并联后与谐振电感L1和辅助阀V1串联；高压源3包括辅助阀V2、充电装置S2、谐振电感L2和谐振电容C2，充电装置S2和谐振电容C2并联后与谐振电感L2和辅助阀V2串联；高压源2和3并联后再于试品阀Vt并联。

[0024] 试验方法采用下述步骤：

[0025] 高压源2和3分别为谐振电容C1和C2充电产生正反向电压，同时低压大电流直流电源1上电产生直流大电流；试验进入合成阶段，电路中的辅助阀V1和辅助阀V2以及试品阀Vt依据控制系统的命令按照一定的周期性触发时序开通；高压源2或3的谐振电流流经试品阀Vt，低压大电流直流电源1的直流电流流经试品阀Vt，试品阀Vt承受导通期间的大电流以技阻断期间的高电压。

[0026] 独立的高压源2和3分别谐振电容C1和C2充电并分别产生正反向高电压，提供试品阀Vt所需的正向触发电压和试品阀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取能单元设计的正确性；同时通过在低压大电流直流电源1熄灭前引入高电压源2和3的谐振电流，来等效试品阀Vt关断前的电流变化率；低压大电流直流源1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；在高压源电流截止前的几百微妙内，低压大电流直流源1的电流过零并且被隔离，同时确保辅助阀V1和V2的安全可靠关断；电路中的辅助阀V1和V2以及试品阀Vt依据控制系统的命令按照一定的周期性出发时序开通，使得承受导通期间的大电流以及阻断期间的高电压；独立的高压源2和3为试品阀Vt提供的正负高电压不对称，高压源2和3通过合理时序搭配可以产生更多种电压波形。

[0027] 下面通过实施例来进一步说明本发明电路的两种基本工作模式下试品阀电压、电流的周期波形。

[0028] 实施例1

[0029] 高压直流输电换流阀合成试验中，在双注入工作模式下本发明方法的基本工作原理：

[0030] 图2是合成试验方法双注入模式下试品阀的电压、电流周期(20ms)波形。

[0031] t0时刻试品阀Vt承受高电压源2的正向高压；

[0032] t1时刻开通试品阀Vt和辅助阀V1，高电压源2中的谐振电流流经试品阀Vt；

[0033] t2时刻引入直流大电流源1中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；

[0034] t3时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V2，高电压源3中谐振电流流经试品阀Vt；

[0035] t4时刻高电压源3中谐振电流熄灭，触发辅助阀V2使得试品阀Vt关断后承受电压源3的反向高压；

[0036] t5时刻控制充电装置S2为高电压源3充电；

[0037] t6时刻控制充电装置S1为高电压源2充电，以宽脉冲触发辅助阀V1，使得充电结束时，试品阀Vt承受高电压源2的正向高压，试验电路为下一个试验周期做准备。

[0038] 实施例2

[0039] 高压直流输电换流阀合成试验中，在三注入工作模式下本发明电路的基本工作原理：

[0040] 图3是合成试验方法三注入模式下试品阀的电压、电流周期(20ms)波形。

[0041] t0时刻试品阀Vt承受高电压源2的正向高压；

[0042] t1时刻开通试品阀Vt和辅助阀V1，高电压源2中的谐振电流流经试品阀Vt；

[0043] t2时刻引入直流大电流源1中的直流电流，试品阀Vt承受导通期间的直流电流；

[0044] t3时刻充电装置S1为高电压源2中的谐振电容C1充电，使其电压恢复至t0时刻电压水平；

[0045] t4时刻直流电流熄灭前开通辅助阀V2，高电压源3中谐振电流流经试品阀；

[0046] t5时刻高电压源3中谐振电流熄灭，触发辅助阀V2使得试品阀Vt关断后承受电压源3的反向高压；

[0047] t6时刻控制充电装置S2为高电压源3充电，同时给辅助阀V2施以宽触发脉冲；

[0048] t7时刻高电压源3中谐振电容C2充电完毕，试品阀Vt承受其正向高压；

[0049] t8时刻开通试品阀Vt和辅助阀V1，高电压源2中的谐振电流再次流经试品阀；

[0050] t9时刻谐振电流过零，开通辅助阀V1，试品阀Vt将承受反向电压；

[0051] t10时刻，充电装置S1为高电压源2中谐振电容C1充电，充电结束后试验电路进入下一个工作周期。

[0052] 本发明提供的方法改用两个独立的高压源为试品阀提供阻断期间的正反向高压，由于两个高压源相互独立，因此可以向试品阀提供正负不对称的高电压，使得试品阀在试验中所受电压应力与实际运行工况中所承受电压应力接近一致，试验等效性更好，而且两个高压源通过合理时序搭配可以产生更多种电压波形，可以根据试验项目的需要及试品阀的设计特点灵活选取其组合方式，试验方案选择余地较大，方法灵活。

[0053] 最后应该说明的是：结合上述实施例说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。