一种参数可调的冲击电压发生装置的制作方法

本申请涉及高电压设备领域，尤其涉及一种参数可调的冲击电压发生装置。

背景技术：

我国国土辽阔，能源分布却极不平衡。例如，三分之二的煤炭资源集中在内蒙古、山西等地区，三分之二的水利资源分布在西北、西南地区，而电力消费中心却集中在东部、南部和中部地区，电力的生产与消费呈逆向分布。这意味着我国需要进行远距离、高电压、大容量的输电工程建设，将电力能源从生产地送往负荷中心。

目前，长距离、大容量的电力输送过程中，基于晶闸管换流阀的高压直流输电是首选方案，高压直流输电换流阀是高压直流输电工程的核心设备。换流阀各阀臂由一定数量的晶闸管级串联组成，换流阀运行过程中容易遭受冲击电压，当冲击电压幅值高于晶闸管级耐受电压时，晶闸管控制单元应保护触发晶闸管；同时，由于晶闸管反向恢复期间耐受冲击电压能力有限，晶闸管控制单元应具备反向恢复期保护能力。为检测晶闸管控制单元冲击电压保护功能和反向恢复期的耐受功能，在换流阀试验前，应对晶闸管级进行晶闸管控制单元冲击电压保护功能测试试验和反向恢复期保护功能测试试验。由于这两项试验要求对晶闸管级施加的冲击电压幅值、波头时间和电压变化率均相差甚大，且由于不同直流输电换流阀的工程设计参数差异较大，这就要求用于试验的冲击电压发生装置输出的冲击电压参数可调。

然而，现有的单一参数的冲击电压发生装置难以对不同换流阀中的晶闸管级进行冲击电压保护功能测试试验和反向恢复期保护功能测试试验。部分冲击电压发生装置虽然参数可调，但需手动更换调波电阻和调波电容，自动化程度低，稳定性和兼容性较差，难以满足工程实际要求。

技术实现要素：

本申请的目的是为了解决现有冲击电压发生装置在调节参数时存在的自动化程度低、稳定性和兼容性较差的问题。

为此，本申请提供了一种参数可调的冲击电压发生装置，包括充电系统、与所述充电系统连接的冲击主回路、其特征在于，还包括控制系统，

所述冲击主回路包括充电分压器VD₁、充电电容C₁、保护电阻R_P、波头电阻R₁、电力电子开关S₁、RLC串联谐振电路、冲击分压器VD₂；

所述充电分压器VD₁的输入端与充电电容C₁连接，采集所述充电电容C₁的充电电压；所述充电电容C₁的两端与所述充电系统中全桥整流电路D₁的s端、t端连接，所述充电电容C₁与保护电阻R_P并联；所述波头电阻R₁、电力电子开关S₁、RLC串联谐振电路依次连接并与所述保护电阻R_P形成一串联回路；所述冲击分压器VD₂的输入端采集所述RLC串联谐振电路两端的电压；

所述控制系统包括依次连接的电压检测电路、A/D转换模块、CPLD控制单元、信号放大电路，所述信号放大电路分别与继电器切换电路、脉冲变压器连接；所述CPLD控制单元通过通信接口还连接有控制终端；

所述电压检测电路的输入端分别与所述充电分压器VD₁、冲击分压器VD₂的输出端连接，用于实时测量充电电容C₁的充电电压、冲击电压发生装置的冲击电压；所述继电器切换电路与所述RLC串联谐振电路连接；所述脉冲变压器输出端分别与所述电力电子开关S₁、所述充电系统中的电力电子开关S₂的触发极连接。

进一步地，所述充电系统包括交流电源、电力电子开关S₂、变压器T、全桥整流电路D₁；所述变压器T的输入端与交流电源及电力电子开关S₂串联，所述变压器T的输出端与所述全桥整流电路D₁的m端、n端连接。

进一步地，所述RLC串联谐振电路电路包括由调波电感L、高压继电器K₁、调波电容C₂、调波电阻R₂连接组成的第一串联谐振电路；还包括由调波电感L、高压继电器K₂、调波电容C₃、调波电阻R₃连接组成的第二串联谐振电路；所述冲击分压器VD₂的输入端分别与所述第一串联谐振电路、第二串联谐振电路并联。

进一步地，所述继电器切换电路通过高压继电器K₁与第一串联谐振电路连接，所述继电器切换电路通过高压继电器K₂与第二串联谐振电路连接。

进一步地，所述控制终端为人机界面装置，所述CPLD控制单元通过通信接口与所述人机界面装置连接。

进一步地，所述充电电容C₁、调波电容C₂、调波电容C₃均为脉冲电容器；所述保护电阻R_P为高压玻璃釉电阻，所述波头电阻R₁、调波电阻R₂、调波电阻R₃均为高压大功率双线对绕无感电阻；所述充电分压器VD₁、冲击分压器VD₂均为电阻分压器，且所述电阻分压器的电阻为金属膜无感电阻。

进一步地，所述电力电子开关S₁为高压电力电子开关，由晶闸管串联组成；所述电力电子开关S₂为低压可控硅开关。

进一步地，所述变压器T为R型变压器，所述变压器T的原边输入电压为220V。

进一步地，所述调波电感L包括调波电感L₁、调波电感L₂，所述调波电感L₁与调波电感L₂串联连接。

进一步地，所述调波电感L₁为漆包线绕空心电感，且电感骨架采用聚四氟乙烯材料制成。

本发明提供的技术方案包括以下有益效果：该冲击电压发生装置，装置操作者通过控制终端选择需要闭合的高压继电器，通过通信接口向CPLD控制单元传输闭合指令，CPLD控制单元根据接收到的闭合指令通过信号放大电路向继电器切换电路发出闭合信号，继电器切换电路向对应的高压继电器施加闭合信号，对应高压继电器闭合，该冲击电压发生装置完成参数调节，可施加冲击脉冲，通过闭合不同的高压继电器选择不同的调波电容和电阻，可调节冲击电压波头时间和波形陡度。该冲击电压发生装置，CPLD控制单元通过控制电力电子开关S₂每个工频周期导通时刻和导通时间的宽度调节充电速度和充电电压幅值，实现冲击电压幅值和电压变化灵活率的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种参数可调的冲击电压发生装置的充电系统和冲击主回路的电路图；

图2为本申请实施例提供的一种参数可调的冲击电压发生装置的控制系统的连接框图。

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

实施例1：

参见图1所示，为本申请实施例提供的一种参数可调的冲击电压发生装置的充电系统和冲击主回路的电路图，包括充电系统、与所述充电系统连接的冲击主回路、控制系统，

所述冲击主回路包括充电分压器VD₁、充电电容C₁、保护电阻R_P、波头电阻R₁、电力电子开关S₁、RLC串联谐振电路、冲击分压器VD₂；

所述充电分压器VD₁的输入端与充电电容C₁连接，采集所述充电电容C₁的充电电压；

所述充电电容C₁的两端与所述充电系统中全桥整流电路D₁的s端、t端连接，所述充电电容C₁与保护电阻R_P并联；所述波头电阻R₁、电力电子开关S₁、RLC串联谐振电路依次连接并与所述保护电阻R_P形成一串联回路；所述冲击分压器VD₂的输入端采集所述RLC串联谐振电路两端的电压；

所述控制系统包括依次连接的电压检测电路、A/D转换模块、CPLD控制单元、信号放大电路，所述信号放大电路分别与继电器切换电路、脉冲变压器连接；所述CPLD控制单元通过通信接口还连接有控制终端；

所述电压检测电路的输入端分别与所述充电分压器VD₁、冲击分压器VD₂的输出端连接；所述继电器切换电路与所述RLC串联谐振电路连接；所述脉冲变压器输出端分别与所述电力电子开关S₁、所述充电系统中的电力电子开关S₂的触发极连接。

可选地，所述充电系统包括交流电源、电力电子开关S₂、变压器T、全桥整流电路D₁；所述变压器T的输入端与交流电源及电力电子开关S₂串联，所述变压器T的输出端与所述全桥整流电路D₁的m端、n端连接。

可选地，所述RLC串联谐振电路电路包括由调波电感L、高压继电器K₁、调波电容C₂、调波电阻R₂连接组成的第一串联谐振电路；还包括由调波电感L、高压继电器K₂、调波电容C₃、调波电阻R₃连接组成的第二串联谐振电路；所述冲击分压器VD₂的输入端分别与所述第一串联谐振电路、第二串联谐振电路并联。

可选地，所述继电器切换电路通过高压继电器K₁与第一串联谐振电路连接，所述继电器切换电路通过高压继电器K₂与第二串联谐振电路连接。

可选地，所述控制终端为人机界面装置，所述CPLD控制单元通过通信接口与所述人机界面装置连接。

实施例2：

在实施例1的基础上，可选地，所述充电电容C₁、调波电容C₂、调波电容C₃均为脉冲电容器；所述保护电阻R_P为高压玻璃釉电阻，所述波头电阻R₁、调波电阻R₂、调波电阻R₃均为高压大功率双线对绕无感电阻；所述充电分压器VD₁、冲击分压器VD₂均为电阻分压器，且所述电阻分压器的电阻为金属膜无感电阻。

可选地，所述电力电子开关S₁为高压电力电子开关，由晶闸管串联组成；所述电力电子开关S₂为低压可控硅开关。

可选地，所述变压器T为R型变压器，所述变压器T的原边输入电压为220V。

可选地，所述调波电感L包括调波电感L₁、调波电感L₂，所述调波电感L₁与调波电感L₂串联连接。

可选地，所述调波电感L₁为漆包线绕空心电感，且电感骨架采用聚四氟乙烯材料制成。

本申请提供的冲击电压发生装置，控制系统中电压检测电路的输入端与充电分压器VD₁、冲击分压器VD₂的低压输出端连接，可以实时测量充电电容电压和冲击电压；控制系统中的继电器切换电路分别通过高压继电器K₁与第一串联谐振电路连接，通过高压继电器K₂与第二串联谐振电路连接，操作者在人机界面装置的操作界面选择需要闭合的高压继电器，操作界面在接收到闭合高压继电器的指令后，通过通信接口向CPLD控制单元传输闭合指令，CPLD控制单元根据闭合指令通过信号放大电路向继电器切换电路发出闭合信号，继电器切换电路向相应的高压继电器施加闭合信号，对应的高压继电器闭合，在施加冲击脉冲后，通过闭合不同的高压继电器选择不同的调波电容和调波电阻，实现对冲击电压波头时间和波形陡度的调节，冲击电压发生装置从而完成部分参数调节。

控制系统中脉冲变压器的输出端分别与所述充电系统中的低压可控硅开关S₂的触发极、所述高压电力电子开关S₁的触发极连接。操作者在人机界面装置的操作界面输入预设充电电压幅值和启动指令，操作界面在接收到所述指令后，通过通信接口向CPLD控制单元传输操作信号，CPLD控制单元根据接收到的操作信号后，发出触发信号，信号放大电路将所述触发信号进行放大并施加给脉冲变压器，脉冲变压器的原边在接收到触发信号后，经所述脉冲变压器的转换，副边向所述低压可控硅开关S₂输出触发信号，触发低压可控硅开关S₂导通，R型变压器开始向充电电容C₁充电。所述CPLD控制单元通过控制低压可控硅开关S₂的导通和断开向充电电容C₁充电，通过控制可控硅开关S₂每个工频周期导通时刻和导通时间的宽度调节充电速度和充电电压幅值；充电分压器VD₁实时采集充电电容C₁的电压，充电电容C₁的电压达到预设充电电压幅值时，CPLD控制单元不再发出触发信号，低压可控硅开关S₂断开，充电电容C₁完成充电。

控制系统中的CPLD控制单元判断充电电容C₁充电完成后，操作者在人机界面装置的操作界面施加冲击电压指令，操作界面在接收到施加冲击电压的指令后，发出触发信号，所述触发信号经信号放大电路处理后被施加给脉冲变压器，脉冲变压器的原边在接收到上述触发信号后，经所述脉冲变压器的转换，副边向所述高压电力电子开关S₁输出触发脉冲信号，触发高压电力电子开关S₁导通，冲击主回路输出冲击电压。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。