CN202614869U - 一种输电阀的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种输电阀的测试系统，该测试系统包括：串联连接的调压变压器、整流电路和两组阀单元；所述调压变压器，用于输出交流电压，在所述阀单元内产生交流电流；所述整流电路，用于输出直流电压，在所述阀单元内产生直流偏置电流；其中，串联的两组阀单元产生的电压方向相反。本实用新型测试系统能够让被测阀单元在有直流偏置的交流电流下测试，与其在实际运行中的电流应力相同，能更好地测试其在实际运行中的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统及电力电子系统当中的输电阀的测试系统，具体涉及一种输电阀的测试系统。
背景技术
高压直流输电中，输电的阀单元的可靠性非常重要。在设计和生产中，都需要对阀单元进行充分的测试，以保证阀在各种情况下的可靠性。阀的测试中，非常重要的一点是，必须测试阀在各种电压、电流、温度及动态应力组合下的可靠性，确保测试条件能够与阀在实际运行中所承受的应力等效，最好能够让阀承担和实际使用中等效的应力。否则，阀的测试将不能完整地表明阀在实际使用中的可靠性。为了模拟在实际使用中可能遇到的各种应力，现有技术对传统的可控硅阀设计了各种合成实验。
目前主流的电压源型高压直流输电阀主要由可关断器件组成，目的是可以实现对有功、无功的独立快速控制，更好地满足了电力系统的需要。图1是电压源型高压直流输电的变流器结构图，图2是图1中的阀单元结构。电压源型高压直流输电过程中，阀中流过的电流是带直流偏置的工频交流电流，其电流的波形如图3所示。然而传统测试方法中，目前都采用纯正弦电流来进行测试。
目前的测试方法中被测试的阀单元或多个阀单元组成的阀组没有直流偏置，测试环境和实际运行环境的电流应力不同，故不能精确评估阀/阀组在实际运行中的可靠性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种输电阀的测试系统，以解决由于上述被测阀单元或阀组在测试过程不具有直流偏置，导致不能测量到运行过程中的参数的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种输电阀的测试系统，
包括：串联连接的调压变压器、整流电路和两组阀单元；
所述调压变压器，用于输出交流电压，在所述阀单元内产生交流电流；
所述整流电路，用于输出直流电压，在所述阀单元内产生直流偏置电流；其中，所述串联的两组阀单元产生的电压方向相反。
本实用新型进一步的改进在于：所述整流电路包括两个相互并联且电流方向相反的可控硅电路。
本实用新型进一步的改进在于：所述输电阀的测试系统还包括：与每个所述阀单元连接的输出控制脉冲的信号发生器。
本实用新型进一步的改进在于：所述信号发生器与每个所述阀单元之间通过光纤相连接；或，所述信号发生器与每个所述阀单元之间通过现场总线相连接。
本实用新型进一步的改进在于：所述信号发生器为工控机或单片机。
本实用新型进一步的改进在于：所述输电阀的测试系统还包括：与每个所述阀单元连接直流供电电路。
本实用新型进一步的改进在于：所述直流供电电路包括：由二极管组成的三相不可控全桥电路，或由IGBT组成三相可控全桥电路。
本实用新型一种输电阀的测试系统，包括一个用来产生交流电流的调压变压器、整流电路和两组阀单元（被试模组和镜像模组）及输出两组相同脉冲信号的信号发生器；被试模组由多个等同的被测阀单元串联在一起组成，镜像模组由多个等同的陪试阀单元串联在一起组成。被试模组、镜像模组、调压变压器的副边及整流电路串联在一起。通过控制可调压变压器的输电电压大小来控制各被测/陪试阀中的交流电流大小，通过对整流电路的控制，改变其输出的直流电压，从而改变阀单元中的电流直流偏置。
本实用新型的优点是，能够让被测阀单元在有直流偏置的交流电流下测试，与其在实际运行中的电流应力相同，能更好地测试其在实际运行中的性能。
附图说明
图1为现有技术电压源型高压直流输电的换流器结构示意图；
图2为基于图1的阀单元结构；
图3为运行中阀单元内所通过电流的波形图；
图4为实施例中测试系统的结构框图；
图5为实施例中阀单元的电路结构图；
图6为实施例中阀单元供电的直流电源拓扑结构图；
图7为实施例中另一种阀单元的供电的直流电源拓扑结构图；
图8为实施例中另一个测试系统的结构图；
图9为实施例中阀单元的电压波形的示意图；
图10A为实施例中一种整流电路的结构图；
图10B为实施例中另一种整流电路的结构图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
参见图4，本实用新型一种输电阀的测试系统包括：
串联连接的调压变压器、整流电路和两组阀单元；
所述调压变压器，用于通过向与其串联的两组阀单元输出测试电压，在所述阀单元内产生交流电流；
所述整流电路，用于分别向与其串联的所述两组阀单元输出直流电流；其中，所述串联的两组阀单元的电流方向相反。
本实施例的优点是，能够让被测阀单元在有直流偏置的交流电流下测试，与其在实际运行中的电流应力相同，能更好地测试其在实际运行中的性能。
参见图4，实施例中，所述整流电路包括两个相互并联且电流方向相反的可控硅电路。
在图4中，通过信号发生器生成对两组阀单元的控制信号。
所述信号发生器与每个所述阀单元之间通过光纤相连接；
或，所述信号发生器与每个所述阀单元之间通过现场总线相连接。
优选地，所述信号发生器为工控机或单片机。
参见图4，在实施例中，测试系统连接两组阀单元，一组为被测阀单元，另一组为陪试阀单元。两组阀单元相互串联连接，所产生电压方向相反，大小相同，从而相互抵消，不影响串联回路的电流。
多个被测阀单元串联在一起组成了被试模组，多个陪试阀单元串联在一起组成了镜像模组。被试模组、镜像模组、调压变压器的副边及整流电路串联在一起。
其中，被试阀单元模组、镜像阀单元模组、调压变压器的副边及整流电路串联在一起。通过控制调压变压器的输电电压大小来控制各被测/陪试阀中的交流电流大小，通过对整流电路的控制，改变其输出的直流电压，从而改变阀单元中的电流直流偏置。
图4中的阀单元的数量可以是一个被测阀单元与一个陪试阀单元，也可以测量被测阀单元的参数。
每个阀单元的结构可采用图5所示电路结构图，包括：两个IGBT、一个可控硅、一个开关以及一个电容组成。从该电路结构一端引出P1、N1两接线头用来串联其他的阀单元，从另一端引出P2、N2两接线头用来接直流供电电源。
在测试系统中，每个阀单元通过直流供电电源为其供电，直流供电电源电路如图6所示，参见图6，该直流供电电路由6个二极管组成的三相不可控全桥组成，当然，还可以采用如图7所示的电源结构，图7中的可控整流电源拓扑结构是由6个IGBT组成三相可控全桥。使用可控整流桥的好处是，阀单元的直流电压会比较稳定，而且能实现功率回馈。
图8中的测试系统采用图7所示的整流电源。通过图4或图8中的测试系统，镜像模组中陪试阀单元的控制脉冲与被试模组中被测阀单元的控制脉冲完全相同，两者的脉冲沿发生时刻严格相同，因此，两者产生的输电电压将完全相同，其脉冲的波形如图9所示。
因此，各被测/陪试阀中的电流将由串联在电路中的调压变压器和整流电路决定。
通过改变调压变压器的调压比，从而改变调压变压器的输出电压，从而改变各阀中的交流电流。具体确定调压变压器的输出电压大小有两种方法：
交流电流控制方法1：由测试要求确定被测阀单元交流电流幅值IAC，假设串联回路(包括被测阀单元、陪试阀单元、调压变压器副边及整流电路)总的电抗为L，交流的频率为f0，那么调整调压变压器的输出，使其输出交流电压为：
VAC=IAC*L*2πf0
交流电流控制方法2：由测试要求确定被测阀单元交流电流幅值IAC，当被测阀单元中的实际交流电流比IAC小时，就增大调压变压器的输出；当被测阀单元中的实际交流电流比IAC大时，就减小调压变压器的输出电压；如此调节，直到被测阀单元中的实际交流电流等于IAC为止。
通过改变整流电路的控制，将改变其输出的直流电压，从而改变阀中的电流直流偏置。具体确定整流电流的输出电压有两种方法：
方法1：按测试要求确定被测阀单元的直流电流偏置IDC，假设串联回路总的电阻为R，那么整流电路的输出电压为：
V=R*IDC
方法2：由测试要求确定被测阀单元的直流电流偏置IDC；检测被测阀单元中的直流电流偏置，当实际直流电流偏置比IDC小时，增大整流电路的输出电压；当实际直流电流偏置比IDC大时，减小整流电路的输出电压。直到实际电流偏置和IDC相同。
因此，本实施例的测试装置可以产生直流偏置的交流电流，并且直流偏置和交流电流都独立可控，使得测试结果更加的稳定和可靠。
优选地，整流电路采用可控硅电路组成，具体可参见图10A、图10B。图10A、图10B为两种用于产生直流偏置的整流电路拓扑图，由于被测/陪试阀中流过的电流较大，在本实施例中，产生直流偏置的整流电路采用可控硅器件，这样产生的直流电压为可控，而且很容易达到很高的电流容量，使得测试应力范围更为广泛。
通过上述的系统，在被测的阀单元内产生具有直流偏置的交流电流，从而模拟出与运行环境相同的测试环境，从而测量出被测阀单元在运行环境下的各项参数。
本实施例的优点是，能够让被测阀单元在有直流偏置的交流电流下测试，与其在实际运行中的电流应力相同，能更好地测试其在实际运行中的性能。其中被试模组中各被测阀单元的控制脉冲根据测试需要和实际运行中可能遇到的情况设计多种测试案例。
对于本实用新型各个实施例中所阐述的系统，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种输电阀的测试系统，其特征在于，包括：串联连接的调压变压器、整流电路和两组阀单元；
所述调压变压器，用于输出交流电压，在所述阀单元内产生交流电流；
所述整流电路，用于输出直流电压，在所述阀单元内产生直流偏置电流；其中，串联的两组阀单元产生的电压方向相反。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整流电路包括两个相互并联且电流方向相反的可控硅电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输电阀的测试系统还包括：与每个阀单元连接的输出控制脉冲的信号发生器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号发生器与每个阀单元之间通过光纤相连接；
或，所述信号发生器与每个阀单元之间通过现场总线相连接。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号发生器为工控机或单片机。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输电阀的测试系统还包括：与每个阀单元连接直流供电电路。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述直流供电电路包括：
由二极管组成的三相不可控全桥电路，或由IGBT组成三相可控全桥电路。
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