基于载波移相多重化技术的GIS电流互感器校验电源的制作方法

本发明涉及互感器校验领域，尤其涉及一种基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源。

背景技术：

近年来，我国电网建设正处于高速发展阶段，考虑到可持续发展和建设节约型社会的需要，运行可靠性高、占地面积小、维护方便、安全性好的gis(gasinsulatedswitchgear，气体绝缘封闭式组合电器)得到越来越广泛的应用。在对大变比、一次回路长的gis电流互感器进行现场检定时，所需的试验电源、调压器以及升流变压器容量很大，且由于回路的电抗值远大于电阻值，感性无功容量远大于有功容量。

为了解决gis电流互感器校验时对试验电源、调压器以及升流变压器容量要求过大的问题，在变电站现场试验中一般采用间接方法：一是外推法，即在小电流情况下，通过增大电流互感器的负载对误差进行校验；二是利用ta分析仪等仪器，基于互感器数学模型，通过施加二次电压计算误差。但这两种方法的检定条件与实际运行的电流互感器工况完全不同，降低了试验数据的可靠性。《jjg1021-2007》中明确规定电流互感器检定试验的误差测量点为额定电流的1％-120％，根据gis电流互感器现场检定回路电抗值远大于电阻值的特点，需要再采用适当的无功补偿方法，调节补偿电容量的大小使回路达到谐振状态，使功率因数接近于1，感性无功和容性无功互相平衡，大大降低对试验电源、调压器以及升流变压器的容量要求。

从现有技术中可以看出，目前gis电流互感器现场计量检定车中校验电源都必不可少的使用调压器、投切电容无功补偿器以及升流变压器，而电流互感器校验电源体积和重量都较大，无功补偿时电抗器的容量大、电磁应力大、震动噪声大，且机械投切开关寿命短，大大降低了电流互感器现场误差试验工作效率。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，公开了如下技术方案：

基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源，包括依次串联的二极管不控整流单元、直流母线电容器单元以及dc/ac变换器单元，其中，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块,所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；每个所述功率模块、电解电容模块以及逆变器依次串联，多个所述逆变器的输出端并联，所述功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等。

可选地，多个所述功率模块的输入端并联、输出端独立。

可选地，每个所述功率模块包括一个二极管，所述二极管为功率二极管。

可选地，所述二极管不控整流单元还包括用于强制风冷的散热器。

可选地，多个所述电解电容模块相互独立。

可选地，所述电解电容模块包括多个并联的电解电容。

可选地，所述电解电容模块包括两个串联的电解电容。

可选地，所述dc/ac变换器单元采用两电平拓扑结构。

可选地，所述dc/ac变换器单元采用多电平拓扑结构。

本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源包括依次串联的二极管不控整流单元、直流母线电容器单元以及dc/ac变换器单元，其中，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块,所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；每个所述功率模块、电解电容模块以及逆变器依次串联，多个所述逆变器的输出端并联，所述功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等。本发明实施例省去了调压器环节、无功补偿环节、升流变压器环节，不仅能够生成理想的电流波形，还能模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波，可以大大减小校验电源的体积和重量，提高现场校验能力和工作效率，降低成本，在gis电流互感器校验电源领域具有显著的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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为本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种单相两电平逆变器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种单相多电平逆变器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源的控制结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一个具体实施例的12个单相逆变器的载波示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见图1，为本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的gis电流互感器校验电源包括，二极管不控整流单元1、直流母线电容器单元2以及dc/ac变换器单元3。

二极管不控整流单元1、直流母线电容器单元2以及dc/ac变换器单元3依次串联。

其中，二极管不控整流单元1包含多组功率模块，各功率模块将380v配电网交流电压整流成直流电压，二极管不控整流单元1仅提供校验电源的有功功率，将电能传送给直流母线电容器单元2。

直流母线电容器单元2包含多组电解电容模块，输出的功率主要为无功，电解电容模块为dc/ac变换器单元3提供直流母线电压的支撑，将电能传送给dc/ac变换器单元3。

为了尽可能提高校验电源的电流等级和容量等级，降低输出电流的总谐波畸变率，提高效率和可靠性，降低成本，dc/ac变换器单元3采用载波移相多重化技术。dc/ac变换器单元3包含多组单相逆变器，每组逆变器编号分别为#1，#2，…，#n，采用输出电流闭环控制、输出电压前馈控制、载波移相多重化控制，各单相逆变器输出侧相并联，省去了调压器环节、无功补偿环节、升流变压器环节，此校验电源不仅能够生成理想的电流波形，还能够模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波。

功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等，每个功率模块、电解电容模块以及逆变器依次串联，多个逆变器的输出端并联。

具体的，二极管不控整流单元1中的多个功率模块输入端并联、输出端独立，每个功率模块包括一个功率二极管，在运行工程中功率二极管会产生大量的热量，因此自然冷却难以满足运行时的要求，因此需要对功率二极管进行强制风冷，为了满足对功率二极管进行强制风冷，在设计时可以将多个功率模块中的功率二极管固定在柜子中，并在柜子内设置散热器，从而对功率二极管进行强制风冷，需要说明的是，二极管的固定空间不易密封，防止用于密封而导致散热情况下降影响本发明的运行。

直流母线电容器单元2中的多个电解电容模块相互独立，每个电解电容模块包括多个串联的电解电容或并联的电解电容。由于本发明实施例在运行时电流比较大，单个电容难以承受，因此本发明实施例可以采用多电容并联的结构，电解电容的具体并联个数由用户自行设定，在此不做限制，本发明实施例也可采用电解电容串联的结构从而用于较高的电压。

参见图2，为本发明实施例提供的一种单相两电平逆变器的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的gis电流互感器校验电源中的dc/ac变换器单元3采用两电平拓扑结构。

参见图3，为本发明实施例提供的一种单相多电平逆变器的结构示意图，如图3所示，本发明实施例提供的gis电流互感器校验电源中的dc/ac变换器单元3也可采用多电平拓扑结构。需要说明的是本发明实施例中提及的多电平拓扑结构包括三电平及三电平以上多种拓扑结构，本发明实施例图3仅给出了一种采用单相二极管钳位三电平逆变器的结构示意图。

参见图4，为本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源的控制结构示意图；参见图5，为本发明实施例提供的一个具体实施例的12个单相逆变器的载波示意图，图4、图5给出一个具体的实施例的控制过程。

校验电源装置的主要参数：额定功率1mva，额定有功功率200kw，额定无功功率979.8kvar；输入电压380v，输出电流6000a；dc/ac变换器单元3由12组单相逆变器并联组成，每台逆变器输入电压500v，额定输出电流500a。

各台单相逆变器的控制策略为：电感电流指令值il^*与反馈值il相比较，误差信号δil经过电流调节器得到调制波分量um1，为了减小电流调节器负担，加入前馈控制，输出电压的反馈值vo经前馈控制器得到调制波分量um2，两个调制波分量相加即可得到调制波信号um。调制波信号um经过脉冲宽度调制pwm，得到驱动脉冲信号，为了减小输出电流的总谐波畸变率，采用载波移相。图5给出12个单相逆变器的载波示意图，脉冲信号经驱动保护电路，控制单相逆变器中的功率半导体开关器件的开通和关断。

本发明实施例提供的基于载波移相多重化技术的gis电流互感器校验电源包括依次串联的二极管不控整流单元、直流母线电容器单元以及dc/ac变换器单元，其中，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块,所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；每个所述功率模块、电解电容模块以及逆变器依次串联，多个所述逆变器的输出端并联，所述功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等。本发明实施例省去了调压器环节、无功补偿环节、升流变压器环节，不仅能够生成理想的电流波形，还能模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波，可以大大减小校验电源的体积和重量，提高现场校验能力和工作效率，降低成本，在gis电流互感器校验电源领域具有显著的优势。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。