CN114062917B - 一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性直流配网换流阀技术领域，公开了一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置。本发明试验电路包括交流调压装置、升压变压器、整流器、直流电容、IGBT串联模块和放电限流电阻，IGBT串联模块包括串联的第一IGBT模块和第二IGBT模块；在试验时，通过解锁交流调压装置为直流电容充电，在充电完成后调节第一IGBT模块和第二IGBT模块的输出电压频率，当旁路开关发生击穿时，立即闭锁第二IGBT模块，导通第一IGBT模块，这样直流电容通过放电限流电阻放电产生适当幅值和周期的放电电流。本发明解决了现有旁路开关耐压试验方法无法为旁路开关提供与实际工况相当的电压应力的技术问题。

Description

一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置

技术领域

本发明涉及柔性直流配网换流阀技术领域，尤其涉及一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置。

背景技术

随着柔性直流配网技术在电网实际中的应用，其核心部件柔性直流换流阀的可靠性成为决定系统安全的关键因素。

为了提高柔性直流换流阀的可靠性，桥臂内各子模块均被设计为独立控制型或隔离型，当个别子模块发生故障时，通过旁路开关快速隔离发生故障的子模块，来保证系统不受发生故障的子模块干扰而继续运行。

然而，当旁路开关绝缘性能下降而发生击穿时，旁路开关无法再承担保护作用，反而降低了柔性直流换流阀的可靠性。为避免旁路开关因承受高频电压应力而发生击穿工况，有必要进行旁路开关的耐压试验。现有旁路开关耐压试验方法无法为旁路开关提供与实际工况相当的电压应力。

发明内容

本发明提供了一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置，解决了现有旁路开关耐压试验方法无法为旁路开关提供与实际工况相当的电压应力的技术问题。

本发明第一方面提供一种旁路开关高频耐压试验电路，包括交流调压装置、升压变压器、整流器、直流电容、IGBT串联模块和放电限流电阻，所述IGBT串联模块包括串联的第一IGBT模块和第二IGBT模块；所述交流调压装置的输入端接入交流电网，所述升压变压器的原边连接所述交流调压装置的输出端，所述升压变压器的副边连接所述整流器的交流侧，所述整流器的直流侧连接所述直流电容且在低压端接地，所述直流电容连接所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块，所述放电限流电阻的一端连接于所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块之间，且放电限流电阻的另一端连接旁路开关的一端，所述旁路开关的另一端连接所述第二IGBT模块。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一IGBT模块的集电极连接所述直流电容的高压端，所述第一IGBT模块的发射极连接所述第二IGBT模块的集电极，所述第二IGBT模块的发射极接地。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一IGBT模块包括多个串联的IGBT。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第二IGBT模块包括多个串联的IGBT。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一IGBT模块配置有第一驱动电路和第一取能电路，所述第二IGBT模块配置有第二驱动电路和第二取能电路。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述交流调压装置为电子式调压装置。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块触发脉冲相位相反，并且有20us死区时间。

本发明第二方面提供一种旁路开关高频耐压试验方法，所述方法基于如上任意一项能够实现的方式所述的旁路开关高频耐压试验电路，所述方法包括：

调节交流调压装置的输出以使得直流电容的电压充到预置电压幅值；

对所述第一IGBT模块和第二IGBT模块发送解锁信号，调节第一IGBT模块和第二IGBT模块的开关频率使得输出电压频率为预置电压频率阈值；

对旁路开关支路电流进行监测，根据所述旁路开关支路电流判断旁路开关是否发生击穿；

若所述旁路开关发生击穿，向所述第二IGBT模块发送闭锁信号，触发所述第一IGBT模块导通，以将直流电容能量注入所述旁路开关，同时控制所述交流调压装置关闭。

本发明第三方面提供一种旁路开关高频耐压试验装置，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器被配置为执行所述指令时实现如上所述的旁路开关高频耐压试验方法。

本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的旁路开关高频耐压试验方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明的试验电路包括交流调压装置、升压变压器、整流器、直流电容、IGBT串联模块和放电限流电阻，所述IGBT串联模块包括串联的第一IGBT模块和第二IGBT模块；在试验时，通过解锁交流调压装置，为直流电容充电，在充电完成后解锁并调节第一IGBT模块和第二IGBT模块的输出电压频率，以及通过监视旁路开关支路电流判断旁路开关是否发生击穿，当旁路开关发生击穿时，立即闭锁第二IGBT模块，导通第一IGBT模块，这样直流电容通过放电限流电阻放电产生适当幅值和周期的放电电流；通过上述试验电路，本发明可以根据需求对试验的电压幅值以及输出电压频率进行调节，以满足不同工程旁路开关测试需求，从而解决了现有旁路开关耐压试验方法无法为旁路开关提供与实际工况相当的电压应力的技术问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个可选实施例提供的一种旁路开关高频耐压试验电路的电路原理图；

图2为本发明一个可选实施例提供的一种旁路开关高频耐压试验方法的流程图。

附图说明：

VR-交流调压装置；T1-升压变压器；REC-整流器；C1-直流电容；Tup-第一IGBT模块；Tdown-第二IGBT模块；Rt-放电限流电阻；K-旁路开关。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种旁路开关高频耐压试验电路、方法及装置，用于解决现有旁路开关耐压试验方法无法为旁路开关提供与实际工况相当的电压应力的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种旁路开关高频耐压试验电路的电路原理图。

本发明实施例提供一种旁路开关K高频耐压试验电路，包括交流调压装置VR、升压变压器T1、整流器REC、直流电容C1、IGBT串联模块和放电限流电阻Rt，所述IGBT串联模块包括串联的第一IGBT模块Tup和第二IGBT模块Tdown；所述交流调压装置VR的输入端接入交流电网，所述升压变压器T1的原边连接所述交流调压装置VR的输出端，所述升压变压器T1的副边连接所述整流器REC的交流侧，所述整流器REC的直流侧连接所述直流电容C1且在低压端接地，所述直流电容C1连接所述第一IGBT模块Tup和所述第二IGBT模块Tdown，所述放电限流电阻Rt的一端连接于所述第一IGBT模块Tup和所述第二IGBT模块Tdown之间，且放电限流电阻Rt的另一端连接旁路开关K的一端，所述旁路开关K的另一端连接所述第二IGBT模块Tdown。

具体地，所述第一IGBT模块Tup的集电极连接所述直流电容C1的高压端，所述第一IGBT模块Tup的发射极连接所述第二IGBT模块Tdown的集电极，所述第二IGBT模块Tdown的发射极接地。

在一种能够实现的方式中，所述第一IGBT模块Tup包括多个串联的IGBT。

在一种能够实现的方式中，所述第二IGBT模块Tdown包括多个串联的IGBT。

在一种能够实现的方式中，所述第一IGBT模块Tup配置有第一驱动电路和第一取能电路，所述第二IGBT模块Tdown配置有第二驱动电路和第二取能电路。其中，取能电路用于提供电能。

在一种能够实现的方式中，所述交流调压装置VR为电子式调压装置。采用电子式调压装置，能够实现对升压变压器T1的原边电压的快速调节。

在一种能够实现的方式中，所述第一IGBT模块Tup和所述第二IGBT模块Tdown触发脉冲相位相反，并且有20us死区时间。通过控制第一IGBT模块Tup和第二IGBT模块Tdown的触发脉冲，可以实现电压高频输出。

本发明还提供了一种旁路开关K高频耐压试验方法，所述方法基于如上任意一项实施例所述的旁路开关K高频耐压试验电路。

如图2所示，所述方法包括：

S1调节交流调压装置VR的输出以使得直流电容C1的电压充到预置电压幅值；

S2对所述第一IGBT模块Tup和第二IGBT模块Tdown发送解锁信号，调节第一IGBT模块Tup和第二IGBT模块Tdown的开关频率使得输出电压频率为预置电压频率阈值；

S3对旁路开关K支路电流进行监测，根据所述旁路开关K支路电流判断旁路开关K是否发生击穿；

S4若所述旁路开关K发生击穿，向所述第二IGBT模块Tdown发送闭锁信号，触发所述第一IGBT模块Tup导通，以将直流电容C1能量注入所述旁路开关K，同时控制所述交流调压装置VR关闭。

具体地，试验开始后，首先解锁交流调压装置VR，为直流电容C1充电；充电完成后解锁第一IGBT模块Tup和第二IGBT模块Tdown，输出高频电压。在高频耐压试验过程中，通过监视旁路开关K支路电流来判断旁路开关K是否发生击穿，当旁路开关K发生击穿时，立即闭锁第二IGBT模块Tdown，导通第一IGBT模块Tup，这样直流电容C1通过放电限流电阻Rt放电产生适当幅值和周期的放电电流。

本发明实施例通过合理配置电路参数，来产生适当幅值和持续时间的电流，方便数据采集，又避免较大的能量输出。

本发明还提供一种旁路开关高频耐压试验装置，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器被配置为执行所述指令时实现如上所述的旁路开关高频耐压试验方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的旁路开关高频耐压试验方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和试验电路的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述旁路开关高频耐压试验方法基于旁路开关高频耐压试验电路，所述电路包括交流调压装置、升压变压器、整流器、直流电容、IGBT串联模块和放电限流电阻，所述IGBT串联模块包括串联的第一IGBT模块和第二IGBT模块；所述交流调压装置的输入端接入交流电网，所述升压变压器的原边连接所述交流调压装置的输出端，所述升压变压器的副边连接所述整流器的交流侧，所述整流器的直流侧连接所述直流电容且在低压端接地，所述直流电容连接所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块，所述放电限流电阻的一端连接于所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块之间，且放电限流电阻的另一端连接旁路开关的一端，所述旁路开关的另一端连接所述第二IGBT模块；

所述方法包括：

调节交流调压装置的输出以使得直流电容的电压充到预置电压幅值；

对所述第一IGBT模块和第二IGBT模块发送解锁信号，调节第一IGBT模块和第二IGBT模块的开关频率使得输出电压频率为预置电压频率阈值；

对旁路开关支路电流进行监测，根据所述旁路开关支路电流判断旁路开关是否发生击穿；

若所述旁路开关发生击穿，向所述第二IGBT模块发送闭锁信号，触发所述第一IGBT模块导通，以将直流电容能量注入所述旁路开关，同时控制所述交流调压装置关闭。

2.根据权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述第一IGBT模块的集电极连接所述直流电容的高压端，所述第一IGBT模块的发射极连接所述第二IGBT模块的集电极，所述第二IGBT模块的发射极接地。

3.根据权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述第一IGBT模块包括多个串联的IGBT。

4.根据权利要求3所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述第二IGBT模块包括多个串联的IGBT。

5.根据权利要求4所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述第一IGBT模块配置有第一驱动电路和第一取能电路，所述第二IGBT模块配置有第二驱动电路和第二取能电路。

6.根据权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述交流调压装置为电子式调压装置。

7.根据权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法，其特征在于，所述第一IGBT模块和所述第二IGBT模块触发脉冲相位相反，并且有20us死区时间。

8.一种旁路开关高频耐压试验装置，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器被配置为执行所述指令时实现如权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1所述的旁路开关高频耐压试验方法。