CN214585619U - 一种多波头电源 - Google Patents

Abstract

一种多波头电源包括：多个输入电路，每个输入电路皆具有直流输出端和用于连接交流输入电源的交流输入端；多个波头发生电路，多个波头发生电路的输入端与多个输入电路的直流输出端一一对应连接，多个波头发生电路的第一输出端和第二输出端并联，每个波头发生电路皆用于输出中间波形；振荡电抗器，用于连接试验阀并与试验阀形成第一串联结构，第一串联结构连接在任一波头发生电路的第一输出端和第二输出端之间。本实用新型通过在不同的时刻开启不同的波头发生电路，则可以产生多个波头，从而达到模拟多波头交流分量的目的。本实用新型实施例共用一个振荡电抗器，简化了电路结构，达到降低成本、减少占用空间的目的，且提高了电抗器的利用率。

Description

一种多波头电源

技术领域

本实用新型属于直流输电领域，具体涉及一种多波头电源。

背景技术

在常规直流输电系统或者柔直输电系统中，存在系统直流侧极间短路或者极对地短路的故障工况，在类似这种故障工况下，会有异常大电流流过阀，对阀的电应力或者热应力产生影响。因此，在系统设计选型时，便需要考虑到阀的可靠性。

为了验证阀的可靠性，就需要设计试验平台来模拟这种异常电流，并使异常电流流过阀，以检验阀是否安全可靠。只有将通过可靠性测试的阀投入正常使用中，才能在故障出现时，减少损失或者避免事故进一步扩大。

通常，异常电流主要由直流分量和交流分量构成。直流分量或者交流分量的大小、衰减快慢与系统参数直接相关。其中多波头交流分量尤为重要，且用于模拟多波头交流分量的系统也较为复杂，因此会出现设计成本较高、器件多、占用空间大等问题，同时也会需要更复杂的控制过程来实现。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种多波头电源，所述多波头电源解决了模拟多波头交流分量的系统结构复杂的问题。

根据本实用新型实施例的多波头电源，包括：

多个输入电路，每个所述输入电路皆具有直流输出端和用于连接交流输入电源的交流输入端，每个所述输入电路皆用于将所述交流输入电源输入的交流电进行升压并转换为直流电；

多个波头发生电路，多个所述波头发生电路的输入端与多个所述输入电路的直流输出端一一对应连接，每个所述波头发生电路皆具有第一输出端和第二输出端，多个所述波头发生电路的第一输出端和第二输出端并联，每个所述波头发生电路皆用于输出中间波形；

振荡电抗器，用于连接试验阀并与所述试验阀形成第一串联结构，所述第一串联结构连接在任一所述波头发生电路的第一输出端和第二输出端之间，所述振荡电抗器用于辅助多个所述波头发生电路分别生成多个试验波形；

控制单元，分别与多个所述输入电路、多个波头发生电路连接，用于分别调整多个所述输入电路和多个波头发生电路的工作状态。

根据本实用新型实施例的多波头电源，至少具有如下技术效果：通过输入电路将交流电升压并转换为直流电，可以满足短路状态的大电流需求，进而通过多个波头发生电路和振荡电抗器可以利用产生的高压直流电生成多个试验波形，通过在不同的时刻开启不同的波头发生电路，则可以产生多个波头，从而达到模拟多波头交流分量的目的。本实用新型实施例的多波头电源共用一个振荡电抗器，可以极大的减少电抗器的使用，简化了电路结构，达到降低成本、减少占用空间的目的，且仅采用一个振荡电抗器还能够提高电抗器的利用率，避免使用多个电抗器时，出现电抗器长期闲置的问题。

根据本实用新型的一些实施例，所述输入电路包括：

输入升压电路，每个所述输入升压电路的输入端皆与所述交流输入电源连接，用于将所述交流输入电源输入的交流电进行升压；

整流单元，具有用于连接所述输入升压电路输出端的输入端、以及用于连接所述波头发生电路的第一输出端和第二输出端。

根据本实用新型的一些实施例，所述输入升压电路包括：

主接触器，其输入端与所述交流输入电源连接；

调压器，其输入端与所述主接触器的输出端连接，输出端与所述整流单元的输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述输入升压电路还包括串联在所述调压器的输出端与所述整流单元输入端之间的主变压器。

根据本实用新型的一些实施例，所述输入升压电路还包括与所述主接触器并联的交流软启动组件。

根据本实用新型的一些实施例，所述交流软启动组件包括串联的第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器，所述第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器形成的第二串联结构与所述主接触器并联。

根据本实用新型的一些实施例，所述波头发生电路包括：

激发接触器，其第一连接端与所述整流单元的第一输出端连接，第二连接端与所述第一串联结构的第一连接端连接；

蓄能电容，其第一连接端与所述激发接触器的第二连接端连接，第二连接端与所述整流单元的第二输出端连接；

半导体电子开关组件，其第一连接端与所述蓄能电容的第二连接端连接，第二连接端与所述第一串联结构的第二连接端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述波头发生电路还包括串联在所述蓄能电容第二连接端与所述整流单元第二连接端之间的直流软启动电阻。

根据本实用新型的一些实施例，所述输入电路和波头发生电路的数量皆为3个。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的多波头电源的原理图(三波头)；

图2是本实用新型实施例的多波头电源的试验波形图(三波头)。

附图标记：

输入电路100、输入升压电路110、主接触器111、调压器112、主变压器113、交流软启动组件114、整流单元120、

波头发生电路200、激发接触器210、蓄能电容220、半导体电子开关组件230、直流软启动电阻240、

振荡电抗器300、

试验阀400。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1至图2描述根据本实用新型实施例的多波头电源。

根据本实用新型实施例的多波头电源，包括：振荡电抗器300、控制单元、多个输入电路100、多个波头发生电路200。

多个输入电路100，每个输入电路100皆具有直流输出端和用于连接交流输入电源的交流输入端，每个输入电路100皆用于将交流输入电源输入的交流电进行升压并转换为直流电；

多个波头发生电路200，多个波头发生电路200的输入端与多个输入电路100的直流输出端一一对应连接，每个波头发生电路200皆具有第一输出端和第二输出端，多个波头发生电路200的第一输出端和第二输出端并联，每个波头发生电路200皆用于输出中间波形；

振荡电抗器300，用于连接试验阀400并与试验阀400形成第一串联结构，第一串联结构连接在任一波头发生电路200的第一输出端和第二输出端之间，振荡电抗器300用于辅助多个波头发生电路200分别生成多个试验波形；

控制单元，分别与多个输入电路100、多个波头发生电路200连接，用于分别调整多个输入电路100和多个波头发生电路200的工作状态。

参考图1至图2，每一个输入电路100后端皆连接一个波头发生电路200，一组输入电路100和波头发生电路200便可以都成一个输入输出单元，进而可以与振荡电抗器300共同作用产生一个试验波形，多组输入电路100和波头发生电路200便可以通过振荡电抗器300产生多个试验波形，即出现多个波头。通过控制每组输入电路100和波头发生电路200产生中间波形的时间和试验波形的电流底宽，便可以确保产生试验所需的多波头交流分量。输入电路100主要是实现升压和交流转直流的目的；而波头发生电路200主要是和振荡电抗器300一同实现产生试验波形。

以三波头为例，参考图2，图中横坐标单位为S，纵坐标单位为A；只需分别控制三组输入电路100和波头发生电路200在不同的时间点产生试验波形，且让每个成型的波头不出现重叠即可。具体三波头产生原理如下：在t0时刻，第一个波头发生电路200和振荡电抗器300产生第一个试验波形，在t1时刻，第二个波头发生电路200和振荡电抗器300产生第二个试验波形，在t2时刻，第三个波头发生电路200和振荡电抗器300产生第三试验波形，其中t0至t1时间间隔、t1至t2时间间隔均需要大于电流底宽，防止试验波形出现叠加部分。

根据本实用新型实施例的多波头电源，通过输入电路100将交流电升压并转换为直流电，可以满足短路状态的大电流需求，进而通过多个波头发生电路200和振荡电抗器300可以利用产生的高压直流电生成多个试验波形，通过在不同的时刻开启不同的波头发生电路200，则可以产生多个波头，从而达到模拟多波头交流分量的目的。本实用新型实施例的多波头电源共用一个振荡电抗器300，可以极大的减少电抗器的使用，简化了电路结构，达到降低成本、减少占用空间的目的，且仅采用一个振荡电抗器300还能够提高电抗器的利用率，避免使用多个电抗器时，出现电抗器长期闲置的问题。

在本实用新型的一些实施例中，输入电路100包括：输入升压电路110、整流单元120。输入升压电路110，每个输入升压电路110的输入端皆与交流输入电源连接，用于将交流输入电源输入的交流电进行升压；整流单元120，具有用于连接输入升压电路110输出端的输入端、以及用于连接波头发生电路200的第一输出端和第二输出端。输入升压电路110可以将交流输入电源输入的交流电升压到需要的电压值，以便整流单元120整流之后的直流电压够满足预设的电压要求，避免产生的直流电电压不够或者过高，导致试验失败，甚至出现设备损伤。此外需要说明，整流单元120可以使用单相整流单元120。

在本实用新型的一些实施例中，输入升压电路110包括：主接触器111、调压器112。主接触器111，其输入端与交流输入电源连接；调压器112，其输入端与主接触器111的输出端连接，输出端与整流单元120的输入端连接。主接触器111主要控制整个输入电路100是否投入使用，在需要使用输入电路100时，闭合主接触器111即可。调压器112可以将交流电源输入的电压升高，同时也可以根据不同的试验要求将电压调整到需要的电压值。

在本实用新型的一些实施例中，输入升压电路110还包括串联在调压器112的输出端与整流单元120输入端之间的主变压器113。调压器112的升压能力并不一定完全能满足多个试验的需求，如果使用调压能力更强的调压器，则可能会导致成本的增加，同时调压能力越强的调压器，体积也会越大成本，也会相应升高，且单个调压器的调压能力有上限，并不一定能够满足所有试验的需求。此时，使用主变压器113可以将调压器112输出的交流电进行一步升高。

在本实用新型的一些实施例中，输入升压电路110还包括与主接触器111并联的交流软启动组件114。投入交流软启动组件114可以减少启动时的电流冲击，在需要进行软启动时，可以先通过交流软启动组件114完成调压器112的软启动，然后再闭合主接触器111。

在本实用新型的一些实施例中，交流软启动组件114包括串联的第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器，第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器形成的第二串联结构与主接触器111并联。调压器112可以通过并联第一交流软启动电阻实现，而第一交流软启动接触器则用于投入和切断第一交流软启动电阻。在本实用新型的一些实施例中，如果调压器112的容量较小，可以不使用交流软启动组件114，也可以实现调压器112的启动。

在本实用新型的一些实施例中，波头发生电路200包括：激发接触器210、蓄能电容220、半导体电子开关组件230。激发接触器210，其第一连接端与整流单元120的第一输出端连接，第二连接端与第一串联结构的第一连接端连接；蓄能电容220，其第一连接端与激发接触器210的第二连接端连接，第二连接端与整流单元120的第二输出端连接；半导体电子开关组件230，其第一连接端与蓄能电容220的第二连接端连接，第二连接端与第一串联结构的第二连接端连接。参考图1，当激发接触器210闭合时，整流单元120开始向蓄能电容220充能，充能完成后断开激发接触器210和主接触器111，然后开通半导体电子开关组件230，则蓄能电容220和振荡电抗器300会产生一个试验波形，试验波形会通过试验阀400；多个波头发生电路200在充能完成后，通过在不同的时刻开通对应的半导体电子开关组件230，则可以依次产生多个波头。这里需要说明，各个波头发生电路200中的蓄能电容220均通过单相电源充能，这能够能大大节省整流环节的设计，节约空间。且同时采用接触器和半导体电子开关组件进行控制的结构方式，也能减小系统设计成本，同时精确控制电流输出时刻，对试验阀400的测试有利。

在本实用新型的一些实施例中，对蓄能电容220充能的控制方式有两种，一种是：在充能之前，先将调压器112调整到预期的位置，然后只需要控制激发接触器210、半导体电子开关组件230和主接触器111等开关器件的工作状态即可；另一种是：先对蓄能电容220进行充能，然后再调节调压器112，直到蓄能电容220两端的电压达到试验预期，之后停止充能，然后在相应的时刻开通半导体电子开关组件230即可。

此外需要说明，蓄能电容220两端电压越大，则产生的波头峰值越大。振荡电流的频率按以下公式计算：

式中，L₁₁可以表示震荡电抗300，C₁₂可以表示任一波头发生电路200中的蓄能电容220。可以发现，电容的容量大小可以改变振荡的周期，可以通过调整蓄能电容220的容量来实现电流底宽的控制，从而能够确保多个波头不会出现重叠的情形。此外，通过调整震荡电抗300也可以起到调节电流底宽的目的，且因为本实用新型实施例仅采用了一个共用的震荡电抗300，能够更为快捷实现对所有试验波形的电流底宽的调节。

在本实用新型的一些实施例中，波头发生电路200还包括串联在蓄能电容220第二连接端与整流单元120第二连接端之间的直流软启动电阻240。直流软启动电阻240可以减少对蓄能电容220进行充能时的电能冲击。

在本实用新型的一些实施例中，输入电路100和波头发生电路200的数量皆为3个。三波头波形，基本可以满足大多数试验的需求，在需要调整波头数量时，通过增减并联的输入电路100和波头发生电路200的组数即可，每增加一组输入电路100和波头发生电路200则可以多一个波头，每减少一组输入电路100和波头发生电路200，则减少一个波头。

在本实用新型的一些实施例中，控制单元采用PLC，具体可以采用西门子公司的S7系列PLC。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上述结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种多波头电源，其特征在于，包括：

多个输入电路(100)，每个所述输入电路(100)皆具有直流输出端和用于连接交流输入电源的交流输入端，每个所述输入电路(100)皆用于将所述交流输入电源输入的交流电进行升压并转换为直流电；

多个波头发生电路(200)，多个所述波头发生电路(200)的输入端与多个所述输入电路(100)的直流输出端一一对应连接，每个所述波头发生电路(200)皆具有第一输出端和第二输出端，多个所述波头发生电路(200)的第一输出端和第二输出端并联，每个所述波头发生电路(200)皆用于输出中间波形；

振荡电抗器(300)，用于连接试验阀(400)并与所述试验阀(400)形成第一串联结构，所述第一串联结构连接在任一所述波头发生电路(200)的第一输出端和第二输出端之间，所述振荡电抗器(300)用于辅助多个所述波头发生电路(200)分别生成多个试验波形；

控制单元，分别与多个所述输入电路(100)、多个波头发生电路(200)连接，用于分别调整多个所述输入电路(100)和多个波头发生电路(200)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的多波头电源，其特征在于，所述输入电路(100)包括：

输入升压电路(110)，每个所述输入升压电路(110)的输入端皆与所述交流输入电源连接，用于将所述交流输入电源输入的交流电进行升压；

整流单元(120)，具有用于连接所述输入升压电路(110)输出端的输入端、以及用于连接所述波头发生电路(200)的第一输出端和第二输出端。

3.根据权利要求2所述的多波头电源，其特征在于，所述输入升压电路(110)包括：

主接触器(111)，其输入端与所述交流输入电源连接；

调压器(112)，其输入端与所述主接触器(111)的输出端连接，输出端与所述整流单元(120)的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的多波头电源，其特征在于，所述输入升压电路(110)还包括串联在所述调压器(112)的输出端与所述整流单元(120)输入端之间的主变压器(113)。

5.根据权利要求3或4所述的多波头电源，其特征在于，所述输入升压电路(110)还包括与所述主接触器(111)并联的交流软启动组件(114)。

6.根据权利要求5所述的多波头电源，其特征在于，所述交流软启动组件(114)包括串联的第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器，所述第一交流软启动电阻和第一交流软启动接触器形成的第二串联结构与所述主接触器(111)并联。

7.根据权利要求2所述的多波头电源，其特征在于，所述波头发生电路(200)包括：

激发接触器(210)，其第一连接端与所述整流单元(120)的第一输出端连接，第二连接端与所述第一串联结构的第一连接端连接；

蓄能电容(220)，其第一连接端与所述激发接触器(210)的第二连接端连接，第二连接端与所述整流单元(120)的第二输出端连接；

半导体电子开关组件(230)，其第一连接端与所述蓄能电容(220)的第二连接端连接，第二连接端与所述第一串联结构的第二连接端连接。

8.根据权利要求7所述的多波头电源，其特征在于，所述波头发生电路(200)还包括串联在所述蓄能电容(220)第二连接端与所述整流单元(120)第二连接端之间的直流软启动电阻(240)。

9.根据权利要求1所述的多波头电源，其特征在于，所述输入电路(100)和波头发生电路(200)的数量皆为3个。

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