CN107727962B - 一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法，该装置包括：主回路、与主回路电性连接的测控回路；主回路用于接收交流电源输出的第一交流电，并将第一交流电转化为对应的直流电，再将直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将第二交流电输送至高压开关柜；测控回路，用于采集主回路输出的第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至主回路，以控制主回路调节第二交流电的电流值，直至第二交流电的电流值满足设定的输出电流值。本发明提供一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法，可以为高压开关柜提供电流值符合要求的稳定电流，包括稳定的大电流，且输出至高压开关柜的电流的偏差小。

Description

一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统大电流温升试验技术领域，尤其涉及一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法。

背景技术

根据国家及行业标准的要求，高压开关柜需要进行长时间温升试验，即对高压开关柜施加额定三相电流或者1.1倍额定三相电流，直至高压开关柜内部温度达到稳定状态。这项试验是对高压开关柜进行制造质量检验的重要试验项目，可以考核高压开关柜的散热性能。目前，随着电网容量越来越大，用电需求量增长，高压开关柜的额定电流也随之增大，在深圳地区甚至有额定电流为4000A的高压开关柜，如果进行大电流温升试验，需要有额定电流为4400A的温升试验装置。目前，高压开关柜温升试验装置基本都是以调压器为基本结构，通过调压器将常规的交流电源转变为电压低、电流大的交流输出，并通过调压器实现输出电压和电流的调节。目前现有的高压开关柜温升试验装置存在以下的问题：装置包含大容量调压器、接触器等，体积大，试验场地占地多，并且主要通过调压器抽头实现机械调节电流，调节速度慢、稳流精度低，购置成本高。

同时，高压开关柜的大电流温升试验对温升试验装置的要求非常高，需要能输出稳定的大电流，在试验过程中输出电流的偏差不超过3％。同时大电流温升试验持续的时间较长，一般为5小时左右，因而需要在试验过程中保证电流均满足要求，因而对温升试验装置的要求非常高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压开关柜温升试验装置、系统及方法，可以为高压开关柜提供电流值符合要求的稳定电流，包括稳定的大电流，且输出至高压开关柜的电流的偏差小。

本发明提供的一种高压开关柜温升试验装置，包括：主回路、与所述主回路电性连接的测控回路；

所述主回路，用于接收交流电源输出的第一交流电，并将所述第一交流电转化为对应的直流电，再将所述直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将所述第二交流电输送至高压开关柜；

所述测控回路，用于采集所述主回路输出的所述第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及所述第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至所述主回路，以控制所述主回路调节所述第二交流电的电流值，直至所述第二交流电的电流值满足所述设定的输出电流值。

优选地，所述主回路包括：降压隔离变压器、与所述降压隔离变压器电性连接的PWM整流器、与所述PWM整流器电性连接的PWM逆变器；

所述降压隔离变压器，用于接收所述交流电源输出的所述第一交流电，并将所述第一交流电进行降压得到对应的第三交流电，且将所述第三交流电输送至所述PWM整流器；

所述PWM整流器，用于将所述第三交流电进行整流，得到所述直流电，再将所述直流电输送至所述PWM逆变器；

所述PWM逆变器，用于将所述直流电进行逆变处理，得到所述第二交流电，并将所述第二交流电输送至所述高压开关柜。

优选地，所述主回路还包括串联在所述PWM整流器和所述PWM逆变器之间的滤波电感。

优选地，所述测控回路包括：与所述PWM逆变器连接的第一驱动单元，与所述PWM整流器连接的第二驱动单元，与所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接的中央处理单元，与所述PWM逆变器交流侧连接的交流电流传感器，与所述中央处理单元和所述交流电流传感器连接的信号处理单元，与所述PWM逆变器直流侧及所述信号处理单元连接的直流电流传感器；

所述交流电流传感器，用于采集所述PWM逆变器输出的所述第二交流电，并将采集的所述第二交流电输送至所述信号处理单元；

所述直流电流传感器，用于采集所述PWM整流器输出的所述直流电，并将采集的所述直流电输送至所述信号处理单元；

所述信号处理单元，用于将采集的所述第二交流电转化为对应的交流电数字信号，并将采集的所述直流电转化为对应的直流电数字信号，且将所述交流电数字信号和所述直流电数字信号输送至所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于根据所述交流电数字信号，计算所述主回路输出的所述第二交流电的电流值，还根据所述直流电数字信号计算所述直流电的电流值，且根据所述第二交流电的电流值、所述直流电的电流值与所述设定的输出电流值生成对应的控制指令，并将所述控制指令输送至所述第一驱动单元和所述第二驱动单元；

所述第一驱动单元，用于根据所述控制指令，生成对应的第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输送至所述PWM逆变器，以控制所述PWM逆变器调节所述第二交流电的电流值；

所述第二驱动单元，用于根据所述控制指令，生成对应的第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号输送至所述PWM整流器，以控制所述PWM整流器调节所述直流电的电流值。

优选地，所述测控回路还包括与所述中央处理单元通讯连接的交互单元；

所述交互单元，用于接收输入的设定参数，并将所述设定参数输送至所述中央处理单元，其中，所述设定参数包括所述设定的输出电流值；

所述中央处理单元，还用于将所述第二交流电的电流值输送至所述交互单元进行显示，并判断所述设定的输出电流值是否大于所述主回路的最大输出电流，若是，则发出报警。

优选地，所述PWM整流器为三相电流源型PWM整流器；

所述PWM整流器包括相互并联的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，以及第一交流电容、第二交流电容、第三交流电容，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂的中点与所述降压隔离变压器连接，且所述第一交流电容、所述第二交流电容、所述第三交流电容的第一端分别与所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂的中点连接，另一端相互连接；

其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂均包括两个串联连接的IGBT管。

优选地，所述PWM逆变器为三相电流源型PWM逆变器；

所述PWM逆变器包括相互并联的第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂，以及第四交流电容、第五交流电容、第六交流电容，所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂的中点与所述高压开关柜连接，且所述第四交流电容、所述第五交流电容、所述第六交流电容的第一端分别与所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂的中点连接，另一端相互连接；

其中，所述第三桥臂的两端与所述第四桥臂的两端对应连接，所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂均包括两个串联连接的IGBT管，且所述IGBT管包括一开关晶体管和与所述开关晶体管反向并联的二极管。

本发明还提供一种高压开关柜温升试验系统，包括至少两个相互并联的上述的高压开关柜温升试验装置，以及与所述高压开关柜温升试验装置电性连接的交流电源。

本发明还提供一种高压开关柜温升试验方法，包括下述步骤：

主回路接收交流电源输出的第一交流电，并将所述第一交流电转化为对应的直流电，再将所述直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将所述第二交流电输送至高压开关柜；

测控回路采集所述主回路输出的所述第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及所述第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至所述主回路，控制所述主回路调节所述第二交流电的电流值，直至所述第二交流电的电流值满足所述设定的输出电流值。

优选地，还包括下述步骤：

所述测控回路根据设定的输出电流值，判断所述设定的输出电流值是否大于所述主回路的最大输出电流，若是，则发出报警。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明可以根据用户设定的输出电流值来动态调节输出至高压开关柜的电流，包括稳定的大电流和小电流，使输出至高压开关柜的电流满足温升试验的要求，且输出的电流偏差小，并且因为温升试验过程中可以根据设定的输出电流值，来动态调节输出至高压开关柜的电流，所以可以保证温升试验过程中输出至高压开关柜的电流稳定，即使交流电源输出的交流电发生变化，也能保证提供给高压开关柜的电流值满足要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的高压开关柜温升试验装置的电路图。

图2是本发明提供的一实施例中PWM整流器的电路图。

图3是本发明提供的一实施例中PWM逆变器的电路图。

图4是本发明提供的一实施例中高压开关柜温升试验系统的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种高压开关柜温升试验装置，如图1所示，该高压开关柜温升试验装置包括：主回路1、与主回路1电性连接的测控回路2。本发明提供的高压开关柜温升试验装置可以用于高压开关柜3大电流温升试验，也可以用于高压开关柜3小电流温升试验，这里的大电流一般指电流值大于等于3000A的电流，小电流一般指小于3000A的电流。

主回路1用于连续接收交流电源4输出的第一交流电，并将第一交流电转化为对应的直流电，再将直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将第二交流电连续输送至高压开关柜3。

测控回路2用于采集主回路1输出的第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至主回路1，以控制主回路1调节输出的第二交流电的电流值，直至第二交流电的电流值满足设定的输出电流值。

进一步地，主回路1包括：降压隔离变压器11、与降压隔离变压器11电性连接的PWM整流器12、与PWM整流器12电性连接的PWM逆变器14。

降压隔离变压器11用于连续接收交流电源4输出的第一交流电，并将第一交流电进行降压得到对应的第三交流电，且将第三交流电输送至PWM整流器12。

PWM整流器12用于将第三交流电进行整流，得到直流电，再将直流电输送至PWM逆变器14。

PWM逆变器14用于将直流电进行逆变处理，得到第二交流电，并将第二交流电连续输送至高压开关柜3。

进一步地，主回路1还包括串联在PWM整流器12和PWM逆变器14之间的滤波电感13。

进一步地，测控回路2包括：与PWM逆变器14连接的第一驱动单元25，与PWM整流器12连接的第二驱动单元21，与第一驱动单元25和第二驱动单元21连接的中央处理单元22，与PWM逆变器14交流侧连接的交流电流传感器26，与中央处理单元22和交流电流传感器26连接的信号处理单元23，与PWM逆变器14直流侧及信号处理单元23连接的直流电流传感器24。

交流电流传感器26用于采集PWM逆变器14输出的第二交流电，并将采集的第二交流电输送至信号处理单元23。

直流电流传感器24用于采集PWM整流器12输出的直流电，并将采集的直流电输送至信号处理单元23。

信号处理单元23用于将采集的第二交流电转化为对应的交流电数字信号，并将采集的直流电转化为对应的直流电数字信号，且将交流电数字信号和直流电数字信号输送至中央处理单元22。

中央处理单元22用于根据所述交流电数字信号，计算主回路1输出的第二交流电的电流值，还根据直流电数字信号计算所述直流电的电流值，且根据第二交流电的电流值、直流电的电流值与设定的输出电流值生成对应的控制指令，并将控制指令输送至第一驱动单元25和第二驱动单元21。

第一驱动单元25用于根据控制指令，生成对应的第一脉冲信号，并将第一脉冲信号输送至PWM逆变器14，以控制PWM逆变器14调节输出的第二交流电的电流值；

第二驱动单元21用于根据控制指令，生成对应的第二脉冲信号，并将第二脉冲信号输送至PWM整流器12，以控制PWM整流器12调节输出的直流电的电流值。

进一步地，测控回路2还包括与中央处理单元22通讯连接的交互单元27，交互单元27可以是操作和显示面板。交互单元27用于接收输入的设定参数，并将设定参数输送至中央处理单元22，其中，设定参数包括设定的输出电流值。

中央处理单元22还用于将第二交流电的电流值输送至交互单元27进行显示，并判断设定的输出电流值是否大于主回路的最大输出电流，若是，则发出报警，且停止输出控制指令至第一驱动单元25和第二驱动单元21。

进一步地，PWM整流器12为三相电流源型PWM整流器，输出第一交流电的交流电源4为三相交流电流源，第一交流电为三相交流电。PWM整流器12包括相互并联的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，以及第一交流电容、第二交流电容、第三交流电容，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂的中点与降压隔离变压器11连接，且第一交流电容、第二交流电容、第三交流电容的第一端分别与第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂的中点连接，另一端相互连接。

进一步地，PWM逆变器14为三相电流源型PWM逆变器。PWM逆变器14包括相互并联的第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂，以及第四交流电容、第五交流电容、第六交流电容，第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂的中点与高压开关柜3连接，且第四交流电容、第五交流电容、第六交流电容的第一端分别与第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂的中点连接，另一端相互连接。

其中，第三桥臂的两端与第四桥臂的两端对应连接，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂均包括两个串联连接的IGBT管(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，且IGBT管包括一开关晶体管和与开关晶体管反向并联的二极管。

本发明还提供一种高压开关柜温升试验系统，包括至少两个相互并联的高压开关柜温升试验装置，以及与高压开关柜温升试验装置电性连接的交流电源4。例如，有n个高压开关柜温升试验装置并联连接，且共同输出电流至高压开关柜3，高压开关柜3所需的电流为I，那么每个高压开关柜温升试验装置输出的电流为I/n，其中n≥2。

本发明还提供一种高压开关柜温升试验方法，该高压开关柜温升试验方法包括下述步骤：

主回路1接收交流电源4输出的第一交流电，并将第一交流电转化为对应的直流电，再将直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将第二交流电输送至高压开关柜3；

测控回路2采集主回路1输出的第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至主回路1，控制主回路1调节第二交流电的电流值，直至第二交流电的电流值满足设定的输出电流值。

进一步地，该高压开关柜温升试验方法还包括下述步骤：

测控回路2根据设定的输出电流值，判断设定的输出电流值是否大于主回路1的最大输出电流，若是，则发出报警。

本发明提供的高压开关柜温升试验装置的另一实施例中，高压开关柜温升试验装置包括主回路1和测控回路2。

主回路1包括降压隔离变压器11、PWM整流器12、与PWM整流器12直流侧连接的滤波电感13，以及PWM逆变器14，PWM整流器12为三相电流源型PWM整流器，PWM逆变器14为三相电流源型PWM逆变器。其中，降压隔离变压器11包括与380V三相交流电源相连的输入端及与PWM整流器12相连的输出端；PWM整流器12包括与降压隔离变压器11相连的第一端a1、与直流滤波电感13器相连的第二端a2及与测控回路2相连的第三端a3；滤波电感13包括与PWM整流器12相连的第一端及与PWM逆变器14相连的第二端；PWM逆变器14包括与滤波电感13相连的第一端及与试品高压开关柜3相连的第二端。

测控回路2包括第一驱动单元25、第二驱动单元21、中央处理单元22、信号处理单元23、直流电流传感器24、交流电流传感器26及操作和显示面板；其中，第二驱动单元21的一端与中央处理单元22的第一端b1相连，第二驱动单元21的另一端与PWM整流器12的第三端a3相连；中央处理单元22的第二端b2与操作和显示面板相连，第三端b3与信号处理单元23的一端c1相连，中央处理单元22的第四端b4与第一驱动单元25相连；信号处理电路的另一端c2、c3分别与直流电流传感器24和交流电流传感器26的一端相连；直流电流传感器24的另一端与PWM逆变器14的第一端(即输入端)相连；交流电流传感器26的另一端与PWM逆变器14的第二端(即输出端)相连。

为了使得高压开关柜温升试验装置具备输出电流波形质量高、无需熔断器即可提供可靠的短路保护、调节速度更快、稳流精度高等优点，因此需要对PWM整流器12进行设计，如图2所示，该PWM整流器12包括第一交流电容C1、第二交流电容C2、第三交流电容C3、第一IGBT管VT1、第二IGBT管VT2、第三IGBT管VT3、第四IGBT管VT4、第五IGBT管VT5及第六IGBT管VT6。

第一IGBT管VT1、第二IGBT管VT2、第三IGBT管VT3、第四IGBT管VT4、第五IGBT管VT5及第六IGBT管VT6均由一个开关晶体管与一个二极管反向相并联形成。

第一IGBT管VT1与第四IGBT管VT4串联成第一IGBT回路；其中，第一交流电容C1的一端与外部的三相交流电压源的A相端相连，并一起连接于第一IGBT管VT1与第四IGBT管VT4之间。

第三IGBT管VT3与第六IGBT管VT6串联成第二IGBT回路；其中，第二交流电容C2的一端与外部三相交流电压源的B相端相连，并一起连接于第三IGBT管VT3与第六IGBT管VT6之间。

第五IGBT管VT5与第二IGBT管VT2串联成第三IGBT回路；其中，第三交流电容C3的一端与外部的三相交流电压源的C相端相连，并一起连接于第五IGBT管VT5与第二IGBT管VT2之间。

第一IGBT管VT1中的二极管负极、第三IGBT管VT3中的二极管负极、第五IGBT管VT5中的二极管负极相连于P点，第四IGBT管VT4中的二极管正极、第六IGBT管VT6中的二极管正极、第二IGBT管VT2中的二极管正极相连于N点。

第一交流电容C1、第二交流电容C2、第三交流电容C3的另一端相连于O点。

为了使得高压开关柜温升试验装置具备输出电流波形质量高、无需熔断器即可提供可靠的短路保护、调节速度更快、稳流精度高等优点，因此需要对PWM逆变器14进行设计，由于采用三相电流源型PWM变流器(包括PWM整流器12和PWM逆变器14)“背靠背”的结构，因而PWM逆变器14的结构与PWM整流器12的结构一致。

如图3所示，PWM逆变器14包括第四交流电容C4、第五交流电容C5、第六交流电容C6、第七IGBT管VT7、第八IGBT管VT8、第九IGBT管VT9、第十IGBT管VT10、第十一IGBT管VT11及第十二IGBT管VT12。

第七IGBT管VT7、第八IGBT管VT8、第九IGBT管VT9、第十IGBT管VT10、第十一IGBT管VT11及第十二IGBT管VT12均由一个开关晶体管与一个二极管反向相并联形成。

第七IGBT管VT7与第十IGBT管VT10串联成PWM逆变器14的第一IGBT回路；其中，第四交流电容C4的一端作为三相交流电的A’相端输出，并一起连接于第七IGBT管VT7与第十IGBT管VT10之间。

第九IGBT管VT9与第十二IGBT管VT12串联成PWM逆变器14的第二IGBT回路；其中，第五交流电容C5的一端作为三相交流电的B’相端输出，并一起连接于第九IGBT管VT9与第十二IGBT管VT12之间。

第十一IGBT管VT11与第八IGBT管VT8串联成PWM逆变器14的第三IGBT回路；其中，第六交流电容C6的一端作为三相交流电的C’相端输出，并一起连接于第十一IGBT管VT11与第八IGBT管VT8之间。

第七IGBT管VT7中的二极管负极、第九IGBT管VT9中的二极管负极、第十一IGBT管VT11中的二极管负极相连于P点，第十IGBT管VT10中的二极管正极、第十二IGBT管VT12中的二极管正极、第八IGBT管VT8中的二极管正极相连于N点。

第四交流电容C4、第五交流电容C5、第六交流电容C6的另一端相连于O’点。

为了有效实现电气一次侧和二次侧的隔离，可以防止电网谐波和干扰传递到PWM整流器12，进而保证获得更加稳定的直流输出电流，因此变压器采用降压隔离变压器11。

为了有效保证三相电流源型PWM变流器的输出电流的精度，减小纹波，因此在高压开关柜温升试验装置中设置了滤波电感13。

如果需要更大的三相交流电流(例如电流为I)输出场合，可以采用本发明提供的高压开关柜温升试验系统。如图4所示，本发明提供的高压开关柜温升试验系统的一实施例中，其可以将n个高压开关柜温升试验装置并联使用，图中未将测控回路2示出，每个高压开关柜温升试验装置输出电流为I/n(n≥2)，以获得更大的输出交流电流。

本发明提供的高压开关柜温升试验装置的工作原理为：

1、首先，用户通过操作和显示面板设置试验输出电流，并将该设置的输出电流值送入中央处理单元22中。

2、其次，中央处理单元22将对用户的输入指令进行分析和判定，是否超过最大输出电流，超过最大输出电流则发送报警信号，否则进入下一步。

3、交流电流传感器26采集交流输出电流，并经信号处理单元23处理转化为对应的数字信号后，送入中央处理单元22中，中央处理单元22将提取该数字信号中的交流电流值与用户设置的交流输出电流值进行比较，并根据二者之间的差值，以及PWM整流器12输出的直流电的电流值，生成相应的控制信号；然后，该控制信号被送入第一驱动电路和第二驱动单元21中，由第一驱动单元25和第二驱动单元21对PWM逆变器14和PWM整流器12中各IGBT管进行开断控制，使得PWM逆变器14输出设定的交流电流。

4、如果试验过程中需要更改PWM逆变器14输出的电流值，用户可通过操作和显示面板可以重新设置试验电流，重新设置试验装置的输出电流后按上述3的原理进行工作。

5、中央处理单元22实时记录试验过程电流情况，，保证高压开关柜3在温升试验过程电流值满足要求。同时用户可通过操作和显示面板查询试验过程中的电流变化情况，以确认试验电流的精度满足要求。

6、上述3提到的控制方法，可采用本行业常见的以电流为指令值的闭环反馈控制方法。以3为例进行阐述，根据PWM整流器12的基本原理可知其输出电流与其占空比成正比关系，而目前IGBT管的开断频率至少可达到10kHz，即1秒内的开断次数可以达到10000次，可通过控制开通、关断的次数和持续时间来控制能量传递，从而达到控制电流的目的。同时由于PWM整流器12的直流侧有滤波电感13，交流输出侧有滤波电容C1、C2和C3，因而根据电容和电感的储能原理，可以把IGBT管输出的脉动电流转换为稳定的电流，从而保证输出电流精度满足要求。

交流电流传感器26采集交流输出电流，并经信号处理单元23处理转化为对应的数字信号送入中央处理单元22中，中央处理单元22将提取该数字信号中的交流电流值与用户设置的交流输出电流值进行比较，并根据差值反馈控制策略：若输出电流比用户设置的输出电流值小，说明需要增加占空比，即需要增加IGBT管开通的次数和时间，中央处理单元22根据二者之间的差值生成相应的PWM控制信号；然后，该PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号被送入第一驱动单元25和第二驱动单元21中，由第一驱动单元25和第二驱动单元21分别对PWM逆变器14和PWM整流器12中各IGBT管进行开断控制，使得IGBT管开通的占比更大，从而使得输出电流迅速增加到用户设定值。

若输出电流比用户设置的输出电流值大，说明需要降低占空比，即需要增加IGBT管关断的次数和时间，中央处理单元22根据二者之间的差值生成相应的PWM控制信号；然后，该PWM控制信号被送入第一驱动单元25和第二驱动单元21中，由第一驱动单元25和第二驱动单元21分别对PWM逆变器14和PWM整流器12中各IGBT管进行开断控制，使得IGBT管关断的占比更大，从而使得输出电流迅速降低到用户设定值。

试验装置会不断重复上述过程，形成一个闭环反馈控制系统，直至实际输出电流与用户设置电流一致。当用户设置电流发生改变时，也会不断重复上述过程，保证输出电流动态跟踪用户设置电流。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、在本发明中，采用以IGBT管为核心的三相电流源型PWM变流器(包括整流器和逆变器)作为主拓扑，并采用背靠背结构，可根据用户要求和设置，输出三相交流大电流，可对高压开关柜3进行温升试验。

2、目前还没有将电流源型PWM变流器的拓扑结构用于高压开关柜温升试验装置的应用场合。本发明使用电流源型PWM变流器，相比较于电压源型PWM变流器，虽然目前不常见，但具有拓扑结构简单、输入/输出电流波形质量高，输出电流功率大、精度高、调节速度快，无需熔断器即可提供可靠的短路保护，并满足四象限运行等优点。

3、在本发明中，由于采用了降压隔离变压器11，有效实现了电气一次侧和二次侧的隔离，可以防止电网谐波和干扰传递到电流源型PWM变流器，进而保证获得更加稳定的输出电流，保证试验过程的电流精度满足要求。

综上所述，本发明提供的高压开关柜温升试验装置，可以将交流电源4输出的交流电转化为高压开关柜3进行温升试验时所需要的电流，提供给高压开关柜3，并且可以在试验过程中保证输出至高压开关柜3的电流稳定，即使交流电源4输出的交流电发生变化，也能保证在温升试验过程中提供给高压开关柜3的电流值均满足要求。

本发明提供的高压开关柜温升试验装置不包含大容量调压器、接触器，可以减小高压开关柜温升试验装置的占地面积，通过直流电流传感器24和交流电流传感器26采集电流信号，并反馈至中央处理单元22，由中央处理单元22控制PWM整流器12和PWM逆变器14的输出，调节的速度快，稳流精度高，购置成本低。随着IGBT管等电力电子技术的兴起，将电力电子元器件应用在电力系统中成为可能，以IGBT管为代表的电力电气元器件具有功率因数高、损耗小、转换效率高、开断频率高、控制效果好、对电网的谐波污染小的优点。其中，电流源型变流器是一种重要的解决方案，与电压源型变流器相比，具有结构简单，输出电流波形质量高的特点，非常适合应用在温升试验场合。目前，市面上的大电流温升试验装置几乎没有采用电力电子元器件作为机构，本发明将电流源型变流器应用到高压开关柜3温升装置的结构中，具有较大的优势。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高压开关柜温升试验装置，其特征在于，包括：主回路、与所述主回路电性连接的测控回路；

所述主回路，用于接收交流电源输出的第一交流电，并将所述第一交流电转化为对应的直流电，再将所述直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将所述第二交流电输送至高压开关柜；

所述测控回路，用于采集所述主回路输出的所述第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及所述第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至所述主回路，以控制所述主回路调节所述第二交流电的电流值，直至所述第二交流电的电流值满足所述设定的输出电流值；

其中，所述主回路包括：降压隔离变压器、与所述降压隔离变压器电性连接的PWM整流器、与所述PWM整流器电性连接的PWM逆变器；

所述降压隔离变压器，用于接收所述交流电源输出的所述第一交流电，并将所述第一交流电进行降压得到对应的第三交流电，且将所述第三交流电输送至所述PWM整流器；

所述PWM整流器，用于将所述第三交流电进行整流，得到所述直流电，再将所述直流电输送至所述PWM逆变器；所述PWM整流器为三相电流源型PWM整流器；

所述PWM逆变器，用于将所述直流电进行逆变处理，得到所述第二交流电，并将所述第二交流电输送至所述高压开关柜；所述PWM逆变器为三相电流源型PWM逆变器；

其中，所述测控回路包括：与所述PWM逆变器连接的第一驱动单元，与所述PWM整流器连接的第二驱动单元，与所述第一驱动单元和所述第二驱动单元连接的中央处理单元，与所述PWM逆变器交流侧连接的交流电流传感器，与所述中央处理单元和所述交流电流传感器连接的信号处理单元，与所述PWM逆变器直流侧及所述信号处理单元连接的直流电流传感器；

所述交流电流传感器，用于采集所述PWM逆变器输出的所述第二交流电，并将采集的所述第二交流电输送至所述信号处理单元；

所述直流电流传感器，用于采集所述PWM整流器输出的所述直流电，并将采集的所述直流电输送至所述信号处理单元；

所述信号处理单元，用于将采集的所述第二交流电转化为对应的交流电数字信号，并将采集的所述直流电转化为对应的直流电数字信号，且将所述交流电数字信号和所述直流电数字信号输送至所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于根据所述交流电数字信号，计算所述主回路输出的所述第二交流电的电流值，还根据所述直流电数字信号计算所述直流电的电流值，且根据所述第二交流电的电流值、所述直流电的电流值与所述设定的输出电流值生成对应的控制指令，并将所述控制指令输送至所述第一驱动单元和所述第二驱动单元；

所述第一驱动单元，用于根据所述控制指令，生成对应的第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输送至所述PWM逆变器，以控制所述PWM逆变器调节所述第二交流电的电流值；

所述第二驱动单元，用于根据所述控制指令，生成对应的第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号输送至所述PWM整流器，以控制所述PWM整流器调节所述直流电的电流值。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜温升试验装置，其特征在于，所述主回路还包括串联在所述PWM整流器和所述PWM逆变器之间的滤波电感。

3.根据权利要求1所述的高压开关柜温升试验装置，其特征在于，所述测控回路还包括与所述中央处理单元通讯连接的交互单元；

所述交互单元，用于接收输入的设定参数，并将所述设定参数输送至所述中央处理单元，其中，所述设定参数包括所述设定的输出电流值；

所述中央处理单元，还用于将所述第二交流电的电流值输送至所述交互单元进行显示，并判断所述设定的输出电流值是否大于所述主回路的最大输出电流，若是，则发出报警。

4.根据权利要求1所述的高压开关柜温升试验装置，其特征在于，

所述PWM整流器包括相互并联的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，以及第一交流电容、第二交流电容、第三交流电容，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂的中点与所述降压隔离变压器连接，且所述第一交流电容、所述第二交流电容、所述第三交流电容的第一端分别与所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂的中点连接，另一端相互连接；

其中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂均包括两个串联连接的IGBT管。

5.根据权利要求4所述的高压开关柜温升试验装置，其特征在于，所述PWM逆变器包括相互并联的第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂，以及第四交流电容、第五交流电容、第六交流电容，所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂的中点与所述高压开关柜连接，且所述第四交流电容、所述第五交流电容、所述第六交流电容的第一端分别与所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂的中点连接，另一端相互连接；

其中，所述第三桥臂的两端与所述第四桥臂的两端对应连接，所述第四桥臂、所述第五桥臂、所述第六桥臂均包括两个串联连接的IGBT管，且所述IGBT管包括一开关晶体管和与所述开关晶体管反向并联的二极管。

6.一种高压开关柜温升试验系统，包括至少两个相互并联的权利要求1~5任一项所述的高压开关柜温升试验装置，以及与所述高压开关柜温升试验装置电性连接的交流电源。

7.一种高压开关柜温升试验方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1~5中任一项所述的高压开关柜温升试验装置实现，所述方法包括下述步骤：

主回路接收交流电源输出的第一交流电，并将所述第一交流电转化为对应的直流电，再将所述直流电进行逆变处理，得到第二交流电，且将所述第二交流电输送至高压开关柜；

测控回路采集所述主回路输出的所述第二交流电，并根据设定的输出电流值，以及所述第二交流电的电流值，输出对应的脉冲信号至所述主回路，控制所述主回路调节所述第二交流电的电流值，直至所述第二交流电的电流值满足所述设定的输出电流值。

8.根据权利要求7所述的高压开关柜温升试验方法，其特征在于，还包括下述步骤：

所述测控回路根据设定的输出电流值，判断所述设定的输出电流值是否大于所述主回路的最大输出电流，若是，则发出报警。