专利名称：核电站应急动力电源换流装置及控制方法
技术领域：
本发明属于百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术、新型高容量、高功率电池与相关产品以及核电站设备固定结构技术领域，尤其涉及新型高效能量转化技术的关键部件及一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构。
背景技术：
本发明属于百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术、新型高容量、高功率电池与相关产品以及核电站设备固定结构技术领域，尤其涉及电池管理系统、供用电各环节的自动化装置及一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构。核电站(nuclear power plant)是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变 (Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则，从设备、措施上提供多重保护，以确保核电站对反应堆的输出功率进行有效的控制，且能够在出现各种自然灾害，如地震、海啸、洪水等，或人为产生的火灾、爆炸等，也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却；进而保证射性物质不发生向环境的排放。纵深防御原则一般包括五层防线， 第一层防线精心设计、制造、施工，确保核电站有精良的硬件环境，建立完善的程序和严格的制度，对核电站工作人员有系统的教育和培训，建立完备的核安全文化；第二层防线加强运行管理和监督，及时正确处理异常情况，排除故障；第三层防线在严重异常情况下， 反应堆的控制和保护系统能及时并有效的动作，以防止设备故障和人为差错进而发展为事故；第四层防线在事故情况下，及时启用核电站安全保护系统，包括各种专设安全设施， 用以加强事故中的电站管理，防止事故扩大，以保护核电站3道屏障的完整性；第五层防线万一发生极不可能发生的事故，并伴有放射性外泄，应及时启用厂内外一切应急系统， 努力减轻事故对周围居民和环境的影响。安全保护系统均采用独立设备和冗余布置，使得安全系统可以抗地震和在其他恶劣环境中运行。电源作为核电站运行的动力源，无论是设置上还是运行上，都应体现纵深防御的理念。为实现核电站电源系统的高可靠性，对某些特别重要的用电设备或特殊要求的设备均应备有应急电源，同时进行多重性、独立性地设置，以避免发生共模故障导致应急电源的不可用。核电站的应急电源系统和正常电源系统一起，共同构成厂用电系统，为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源，以执行安全功能。由于核电站核安全的特殊性，故而其电源系统的设计要求应大大高于其他行业。核电站设置有多道冗余电源，包括厂外主电源、厂外辅助电源和应急固定式柴油机等专用应急电源，各电源各司其职，同时又互有配合，不仅形式多样，而且层层设置，多重冗余，最大限度地为电核电站提供可靠的供电。
目前，核电站的厂用电系统运行方式如下1)在正常运行条件下，整个厂用设备的配电系统由机组的^KV母线经过高压厂用变压器供电；2)当机组运行时，26KV母线由主发电机供电；3)发电机停机时，则由400/500KV电网经过主变压器向^KV母线倒送电；4)如果^KV母线失去电源或失去高压厂用变压器，即失去厂外主电源，则220KV 电网经过辅助变压器向必须运行的安全辅助设施供电供电，使反应堆维持在热停堆状态；5)如果厂外主电源和厂外辅助电源均失去供电，则由应急柴油发电机组(一个机组配两台应急柴油发电机)向应急厂用设备供电，使反应堆进入冷停堆状态；6)当核电机组的任何一台应急柴油发电机组不可用时，则由第五台柴油机取代， 执行应急柴油发电机组的功能，向应急厂用设备供电。然而，固定式的应急柴油机组，具有一定的局限性。这是因为，在固定式柴油机驱动发电机运转、将柴油的能量转化为电能时，必须通过在固定式柴油机汽缸内、将过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合后，推动活塞下行，各汽缸按一定顺序依次作功，从而带动曲轴旋转。再通过固定式柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流，从而实现发电功能。上述发电过程中，必须通过空气与高压雾化柴油的充分混合才能实现。当在洪水、海啸、泥石流等情形下时，固定式柴油机的电气系统将有可能因为水淹而失效，供油管道、压缩空气管道将有可能因为外部冲击力而断裂，柴油机本体有可能因为冲击力而结构发生变形，这些都会导致固定式柴油发电机组无法启动，进而无法提供应急电源。因此，在其他电源失去的情况下，作为核电站最终应急电源的固定式应急柴油机组，由于其自身特点决定了其不能抵抗水淹灾害——如洪水、海啸、台风潮等，当出现超设计基准的极端自然灾害时，固定式应急柴油机组很容易失去供电，无法为核电站提供反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却的动力需求，这将导致核电站产生灾难性的后果。目前，模块化整流/充电模块已经得到广泛应用，少量UPS模块并联也有样机出现。但是，现有的常规电源换流装置的结构为整体单机型式，如果核电站应急动力电源换流装置内部的某个部分发生故障，将导致整个核电站应急动力电源换流装置无法供电，失去应急或备用电源的独特作用，这样也会大大降低核电站应急动力电源换流装置的可靠性。现有的常规电源换流装置的结构为整体单机型式，所以其容量受限，无法用在大容量的应急电源装置中。目前的换流装置的固定结构中，虽然有各种形式的常规结构的装置，但是现有技术中的装置抗震性能差，无法承受高烈度的地震，在地震中装置的机柜很容易变形，将导致换流装置不能正常地工作，影响核电站相关设备运行的可靠性，不利于核电站的安全运行。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种核电站应急动力电源换流装置，旨在解决现有的核电站应急动力电源换流装置在其某个部分发生故障时，导致整个核电站应急动力电源换流装置无法供电、容量受限以及抗震性差的问题。本发明实施例是这样实现的，一种核电站应急动力电源换流装置，所述核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元，所述每一路换流单元的交流侧接汇流母线，所述每一路换流单元的直流侧接直流母线；分别与每一路换流单元的输出端连接，采集每一路换流单元的输出电信号的采样单元；分别与多路所述换流单元连接的多个内置控制器，用于控制所述多路换流单元的 IGBT开关导通和关断时间完全同步；以及分别与所述采样单元和多个内置控制器连接的中央控制器，用于根据所述采样单元采集的电信号，控制所述多个内置控制器。上述结构中，所述多路换流单元为多路模块化双向换流器，所述每一路模块化双向换流器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化双向换流器的直流侧接直流母线。上述结构中，所述采样单元为分别与每一路模块化双向换流器的交流侧连接的交流侧采样单元；分别与每一路模块化双向换流器的直流侧连接的直流侧采样单元。所述内置控制器包括与所述一路模块化双向换流器的交流侧连接的交流侧采样模块；与所述一路模块化双向换流器的直流侧连接的直流侧采样模块；分别与所述交流侧采样模块、直流侧采样模块、中央控制器和一路模块化双向换流器连接的控制模块，用于根据所述交流侧采样模块和直流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号控制所述一路模块化双向换流器输出的电信号值与预设电信号值相同。上述结构中，所述每一路模块化双向换流器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化双向换流器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单兀。上述结构中，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。所述交流侧采样单元采集的电信号包括交流电压、交流电流和相角；所述直流侧采样单元采集的电信号包括直流电压和直流电流。上述结构中，所述多路换流单元为多路模块化整流器，所述每一路模块化整流器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化整流器的直流侧接直流母线。上述结构中，所述采样单元为分别与每一路模块化整流器的直流侧连接的直流侧采样单元。上述结构中，所述内置控制器包括与所述一路模块化整流器的直流侧连接的直流侧采样模块；分别与所述直流侧采样模块、中央控制器和一路模块化整流器连接的控制模块， 用于根据所述直流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号，使所述一路模块化整流器输出的电信号值与预设电信号值相同。上述结构中，所述每一路模块化整流器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化整流器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元。上述结构中，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。所述直流侧采样单元采集的电信号包括直流电压和直流电流。上述结构中，所述多路换流单元为多路模块化逆变器，所述每一路模块化逆变器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化逆变器的直流侧接直流母线。上述结构中，所述采样单元为分别与每一路模块化逆变器的交流侧连接的交流侧采样单元。上述结构中，所述内置控制器包括与所述一路模块化逆变器的交流侧连接的交流侧采样模块；分别与所述交流侧采样模块、中央控制器和一路模块化逆变器连接的控制模块， 用于根据所述交流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号，使所述一路模块化逆变器输出的电信号值与预设电信号值相同。上述结构中，所述每一路模块化逆变器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化逆变器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元。上述结构中，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。上述结构中，所述交流侧采样单元采集的电信号包括交流电压、交流电流和相角。本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的核电站应急动力电源换流装置的同步工作控制方法，所述控制方法包括如下步骤所述多个内置控制器分别采集多路换流单元输出的电信号值；所述中央控制器根据所述电信号值，计算出电信号平均值；所述采样单元采集多路换流单元输出的电信号数值的实时并列电信号平均值；所述中央控制器根据所述电信号平均值和实时并列电信号平均值，计算电信号平均差值，并对所述电信号平均差值进行分解，得到补偿值；所述多个内置控制器得到补偿值，并控制与所述内置控制器相对应的换流单元输出的电信号，使所述多路换流单元输出的电信号同步。在本发明实施例中，核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元、采样单元、 多个内置控制器和中央控制器，多个内置控制器在中央控制器的控制下使多路换流单元均流、稳压同步工作，当一路换流单元因故障停止工作，其它路换流单元仍然能独立正常工作，因此提高了核电站应急动力电源换流装置的可靠性，并且增大了核电站应急动力电源换流装置的容量，另外，核电站应急动力电源换流装置采用模块化设计，可以实现在线更换与维修。本发明提供了用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其抗震性能佳，可承受高烈度的地震，机柜不会变形，保证核电站应急动力电源换流装置在地震中也可正常地工作，利于保证核电站的安全运行。本发明的技术方案是一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，包括机柜柜体，所述机柜柜体包括设置于竖直方向的四根槽钢，于机柜柜体的侧面焊接加强钢梁；所述槽钢上开设有密集排列的安装通孔，所述开设有安装通孔的槽钢表面与机柜柜体的侧壁相距设置。具体地，所述机柜柜体上设置有安装组件，所述安装组件的侧壁凸设有凸耳，所述凸耳上开设有与所述安装通孔相对应的安装贯孔，所述安装组件上固定有PCB板；所述机柜柜体上设置有用于将机柜柜体分为至少二层的间隔底板；所述间隔底板的底部顶角处固定设置有固定板，所述固定板上开设有与所述安装通孔相匹配的固定通孔，所述间隔底板通过锁紧件固定连接于所述槽钢上；所述机柜柜体上设置有横梁，横梁上开设多个密集排列的安装小孔，横梁固定于槽钢的安装通孔上。具体地，所述机柜柜体上开设有用于供线缆穿设的安装通槽，所述安装通槽处设置有网状的线架，线缆穿设于线架的网孔并通过绑扎带系紧于线架上；所述安装通槽处填设有防火封堵材料。具体地，所述机柜柜体的底部设置有安装部，机柜柜体固定于安装面上，安装面中预埋有预埋件，所述预埋件上设置有螺丝孔，所述安装部通过紧固件锁紧于预埋件的螺丝孔内；所述紧固件为螺栓，所述螺栓上套设有弹性垫片。具体地，所述PCB板的四角和中心均开设有固定贯孔，所述PCB板通过连接件锁紧，所述连接件上套设有可绝缘减震的绝缘软垫。或者，所述机柜柜体上设置有插槽，所述插槽相对设置，所述PCB板插设于二相对设置的插槽内，所述插槽内设置有减震构件；所述插槽上开设有锁紧孔，所述PCB板上设置有可锁紧与所述锁紧孔上的固定孔。本发明提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其通过设置槽钢和加强钢梁，大大增加了机柜柜体的结构强度，提高了抗震性能，以承受高烈度的地震，机柜柜体不会变形，保证电源、仪控装置等设备在地震中也可正常地工作，利于保证核电站的安全运行；通过在槽钢上开设密集排列的安装通孔，其可很方便根据实际情况调整相关零部件的安装位置，产品通用性佳，应用成本低。
图1是本发明第一实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构图；图2是本发明第一实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构图；图3是本发明第二实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构图；图4是本发明第二实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构图；图5是本发明第三实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构图；图6是本发明第三实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构图；图7是本发明实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的同步工作控制方法的流程图8是本发明实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的模块结构图；图9是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的柜体的结构示意图；图10是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的槽钢的立体示意图；图11是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的PCB板的立体示意图；图12是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的安装组件间隔底板的立体示意图；图13是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的安装组件的立体示意图；图14是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的绝缘软垫的立体示意图；图15是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的另一安装组件的立体平面示意图；图16是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的另一安装组件的立体示意图；图17是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的机柜的局部示意图；图18是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的线架的结构示意图；图19是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的插槽的平面示意图；图20是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的插槽的另一平面示意图；图21是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的插槽的平面示意图；图22是本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构的预埋件的平面示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元，所述每一路换流单元的交流侧接汇流母线，所述每一路换流单元的直流侧接直流母线；分别与每一路换流单元的输出端连接，采集每一路换流单元的输出电信号的采样单元；
分别与多路所述换流单元连接的多个内置控制器，用于控制所述多路换流单元的 IGBT开关导通和关断时间完全同步，使所述多路换流单元均流、稳压同步工作；以及分别与所述采样单元和多个内置控制器连接的中央控制器，用于根据所述采样单元采集的电信号，对所述多个内置控制器的工作进行控制。图1示出了本发明第一实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。作为本发明一实施例，多路换流单元为多路模块化双向换流器100，所述每一路模块化双向换流器100的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化双向换流器100的直流侧接直流母线。作为本发明一实施例，采样单元为分别与每一路模块化双向换流器100的交流侧连接的交流侧采样单元200 ；分别与每一路模块化双向换流器100的直流侧连接的直流侧采样单元300。核电站应急动力电源换流装置还包括分别与多路模块化双向换流器100连接的多个内置控制器400，用于分别控制多路模块化双向换流器100的IGBT开关导通和关断时间完全同步，使多路模块化双向换流器 100均流、稳压同步工作；以及分别与交流侧采样单元200、直流侧采样单元300与多个内置控制器400连接的中央控制器500，用于根据交流侧采样单元200和直流侧采样单元300采集的电信号，对多个内置控制器400的工作进行控制。图2示出了本发明第一实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。作为本发明一实施例，内置控制器400包括与一路模块化双向换流器100的交流侧连接的交流侧采样模块4001。作为本发明一实施例，内置控制器400还包括与所述一路模块化双向换流器100的直流侧连接的直流侧采样模块4002。作为本发明一实施例，内置控制器400还包括分别与交流侧采样模块4001、直流侧采样模块4002、中央控制器500和一路模块化双向换流器100连接的控制模块4003，用于根据交流侧采样模块4001和直流侧采样模块 4002采集的电信号以及中央控制器500的控制信号，使一路模块化双向换流器100输出的电信号值与预设电信号值相同。作为本发明一实施例，每一路模块化双向换流器100的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元600。作为本发明一实施例，每一路模块化双向换流器100的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元700。作为本发明一实施例，中央控制器500分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与多个内置控制器400连接。作为本发明一实施例，中央控制器500采用DSP。作为本发明一实施例，中央控制器500采用可编程先进控制器。作为本发明一实施例，交流侧采样单元200采集的电信号包括交流电压、交流电流或相角。作为本发明一实施例，直流侧采样单元300采集的电信号包括直流电压或直流电流。图3示出了本发明第二实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。作为本发明一实施例，多路换流单元为多路模块化整流器101，所述每一路模块化整流器101的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化整流器101的直流侧接直流母线。作为本发明一实施例，采样单元为分别与每一路模块化整流器101的直流侧连接的直流侧采样单元301。核电站应急动力电源换流装置还包括分别与多路所述模块化整流器101连接的多个内置控制器401，用于控制多路模块化整流器101的IGBT开关导通和关断时间完全同步，使所述多路模块化整流器101均流、稳压同步工作；以及分别与所述直流侧采样单元301与多个内置控制器401连接的中央控制器501，用于根据所述直流侧采样单元301采集的电信号，对所述多个内置控制器401的工作进行控制。图4示出了本发明第二实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。作为本发明一实施例，所述内置控制器401包括与所述一路模块化整流器101的直流侧连接的直流侧采样模块4012。作为本发明一实施例，所述内置控制器401还包括分别与所述直流侧采样模块4012、中央控制器501和一路模块化整流器101连接的控制模块4013，用于根据所述直流侧采样模块4012采集的电信号以及中央控制器501的控制信号，使所述一路模块化整流器101输出的电信号值与预设电信号值相同。作为本发明一实施例，所述每一路模块化整流器101的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元601。作为本发明一实施例，所述每一路模块化整流器101的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元701。作为本发明一实施例，所述中央控制器501分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器401连接。作为本发明一实施例，所述中央控制器501采用DSP。作为本发明一实施例，所述中央控制器501采用可编程先进控制器。作为本发明一实施例，所述直流侧采样单元301采集的电信号包括直流电压或直流电流。图5示出了本发明第三实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。多路换流单元为多路模块化逆变器102，所述每一路模块化逆变器102的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化逆变器102的直流侧接直流母线。作为本发明一实施例，所述采样单元为
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分别与每一路模块化逆变器102的交流侧连接的交流侧采样单元202。核电站应急动力电源换流装置还包括分别与多路所述模块化逆变器102连接的多个内置控制器402，用于控制所述多路模块化逆变器102的IGBT开关导通和关断时间完全同步，使所述多路模块化逆变器102 均流、稳压同步工作；以及分别与所述交流侧采样单元202与多个内置控制器402连接的中央控制器502，用于根据所述交流侧采样单元202采集的电信号，对所述多个内置控制器402的工作进行控制。图6示出了本发明第三实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的内置控制器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。作为本发明一实施例，所述内置控制器402包括与所述一路模块化逆变器102的交流侧连接的交流侧采样模块4021。作为本发明一实施例，所述内置控制器402还包括分别与所述交流侧采样模块4021、中央控制器502和一路模块化逆变器102连接的控制模块4023，用于根据所述交流侧采样模块4021采集的电信号以及中央控制器502的控制信号，使所述一路模块化逆变器102输出的电信号值与预设电信号值相同。作为本发明一实施例，所述每一路模块化逆变器102的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元602。作为本发明一实施例，所述每一路模块化逆变器102的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元702。作为本发明一实施例，所述中央控制器502分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器402连接。作为本发明一实施例，所述中央控制器502采用DSP。作为本发明一实施例，所述中央控制器502采用可编程先进控制器。作为本发明一实施例，所述交流侧采样单元202采集的电信号包括交流电压、交流电流或相角。图7示出了本发明实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的同步工作控制方法的流程图。核电站应急动力电源换流装置的同步工作控制方法流程如下步骤S101，多个内置控制器分别采集多路换流单元输出的电信号值；步骤S102，中央控制器根据所述电信号值，计算出电信号平均值；步骤S103，采样单元采集多路换流单元输出的电信号数值的实时并列电信号平均值；步骤S104，中央控制器根据所述电信号平均值和实时并列电信号平均值，计算电信号平均差值，并对所述电信号平均差值进行分解，得到补偿值；步骤S105，多个内置控制器得到补偿值，并控制与所述内置控制器相对应的换流单元输出的电信号，使所述多路换流单元输出的电信号同步。图8示出了本发明实施例提供的核电站应急动力电源换流装置的模块结构。核电站应急动力电源换流装置的工作模式分为两种一种是将交流电变直流电；另一种是将直流电变交流电。工作模式的选择由工作模式选择器来控制，工作模式选择器可通过自动检测、接受来自核电站应急动力电源之蓄能系统的在线监控系统的远动信号和手动信号来决定双向换流装置的工作模式。核电站应急动力电源换流装置的运行模式有以下几种a)平均充电在蓄电池电量下降或放电试验完成后，需要对电池深度充电，可以设置为均充，保证蓄电池储存尽可能多的电量；b)强制充电在核电站可能面临失电风险时，可以对蓄电池进行强制充电，保证电池阵列储存更多的电量，以应对电站失电后的需求；c)强制放电正常运行时，强制放电可以实现一个模块的放电试验，并将其电能转移入其他模块；最为重要的是，可以在电站在危急情况下让其输出尽可能多的电量，直至电池模组损坏为止。在本发明实施例中，核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元、采样单元、 多个内置控制器和中央控制器，多个内置控制器在中央控制器的控制下使多路换流单元均流、稳压同步工作，当一路换流单元因故障停止工作，其它路换流单元仍然能独立正常工作，因此提高了核电站应急动力电源换流装置的可靠性。核电站应急动力电源换流装置采用模块化设计，便于扩展，增大了核电站应急动力电源换流装置的容量，同时可以实现在线更换与维修。另外，本发明采用一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其抗震性能佳，保证应急动力电源换流装置在地震中也可正常地工作。如图9和 图22所示，本发明实施例提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，包括机柜柜体5100，所述机柜柜体5100包括设置于竖直方向的四根槽钢5110，于机柜柜体5100的侧面焊接加强钢梁5120 ；加强钢梁5120对角交叉设置及对中设置，分别连接于相邻槽钢5110上，大大增强了机柜机体的结构稳定性，即使在高烈度的地震等恶劣情况下，机柜柜体5100仍然可以保证结构的可靠性，机柜柜体5100不会变形， 从而保证机柜柜体5100内部的电子器件可保持工作的可靠性。所述槽钢5110上开设有密集排列的安装通孔5111，安装通孔5111按一定的间隔距离设置，其水平方向的安装通孔 5111位于同一平面上。所述开设有安装通孔5111的槽钢5110表面与机柜柜体5100的侧壁相距设置，以留下足够的散热空间，利于机柜柜体5100内部电气元器件的散热。具体地，如图9 图22所示，所述机柜柜体5100上设置有安装组件5200，所述安装组件5200的侧壁凸设有凸耳5210，凸耳5210可凸设于安装组件5200的侧面且可贴合于槽钢5110的表面，所述凸耳5210上开设有与所述安装通孔5111相对应的安装贯孔5211， 这样，可通过螺丝等将安装组件5200可靠地锁紧于机柜柜体5100上，抗震性佳。具体地，如图9 图22所示，也可在机柜柜体5100设置横梁5130，横梁5130上开设多个密集排列的安装小孔，横梁5130可根据实际情况固定于槽钢5110上合适的安装通孔5111上，可根据实际实用情况灵活调节，以适应不同的情况。相应地，安装组件5200上的凸耳5210可凸设于安装组件5200的下端且可贴合于横梁5130的上表面。凸耳5210上的安装续孔可以根据具体情况连接于合适的安装小孔上，其安装方式灵活，通用性佳。图9 图22所示，是本发明实施例提供的用于存放用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构。
具体地，如图9 图22所示，所述机柜柜体5100上设置有用于将机柜柜体5100 分为至少二层的间隔底板5400，以便于安装固定不同的零部件。具体地，如图9 图22所示，所述间隔底板MOO的底部顶角处固定设置有固定板M10，所述固定板MlO上开设有与所述安装通孔5111相匹配的固定通孔5411，以便于灵活地将间隔底板MOO固定于机柜柜体5100上相应的位置，具体可根据实际情况灵活调整，与现有技术中隔板位置固定的机柜不同，其调整层与层之间的间隙十分方便，用户可根据实际情况现场调整。优选地，如图9 图22所示，所述间隔底板MOO通过锁紧件固定连接于所述槽钢 5110上，其拆装方便且结构可靠，即使在地震等极限情况下仍然可以使间隔底板MOO可以可靠地固定。优选地，如图9 图22所示，所述锁紧件为螺栓，所述锁紧件穿设于所述固定通孔 5411和安装通孔5111，螺栓采用6. 8级以上的螺栓，以保证结构的可靠性。具体地，如图9 图22所示，所述紧固螺栓上套设有弹簧垫片，以提高结构的可靠性。具体地，如图9 图22所示，所述机柜柜体5100上开设有用于供线缆5510穿设的安装通槽，所述安装通槽处设置有网状的线架5500，线缆5510穿设于线架5500的网孔并通过绑扎带阳20系紧于线架5500上；所述安装通槽处填设有防火封堵材料。具体地，如图9 图22所示，所述机柜柜体5100的底部设置有安装部，机柜柜体5100固定于安装面上，安装面中预埋有预埋件5600，所述预埋件5600上设置有螺丝孔 5601，所述安装部通过紧固件锁紧于预埋件5600的螺丝孔5601内，通过这样的设计，可以使机柜柜体5100可靠地固定于预埋件5600上。预埋件5600埋设于安装面下，其十分稳固。优选地，如图9 图22所示，所述紧固件为螺栓，所述螺栓上套设有弹性垫片，以提高结构的可靠性。具体地，如图9 图22所示，所述安装组件5200上固定有PCB板5300，所述PCB 板5300的四角和中心均开设有固定贯孔5301，通过这样的固定方式，可使PCB板5300可以可靠地固定于机柜柜体5100上。所述PCB板5300通过连接件锁紧，所述连接件上套设有可绝缘减震的绝缘软垫5310，绝缘软垫5310可采用橡胶材料制作，其一方面弹性佳，减震性能好，另一方面，其绝缘性能佳，可以提高设备的抗震性能。或者，如图9 图22所示，作为上述技术的替代方案，所述机柜柜体5100上设置有插槽5700，所述插槽5700相对设置，所述PCB板5300插设于二相对设置的插槽5700内， 其抗震性佳，所述插槽5700内设置有减震构件；所述插槽5700上开设有锁紧孔5701，所述 PCB板5300上设置有可锁紧与所述锁紧孔5701上的固定孔。安装PCB板5300时，只需将 PCB板5300沿插槽5700插入，并通过螺丝等穿设于固定孔和锁紧件，从而将PCB板5300 可靠地锁紧于插槽5700内，一方面解决了 PCB板5300的散热问题，另一方面提高了 PCB板 5300的抗震性。优选地，如图9 图22所示，减震构件采用橡胶等柔性绝缘材料制成，其可起到良好的缓冲减震作用，当高烈度的地震发生时，减震构件可以及时吸收震动的能量，保证PCB 板5300不在地震中损坏，从而使设备得以可靠地继续运行。本发明提供的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其通过设置槽钢5110和加强钢梁5120，大大增加了机柜柜体5100的结构强度，提高了抗震性能， 以承受高烈度的地震，机柜柜体5100不会变形，保证电源、仪控装置等设备在地震中也可正常地工作，利于保证核电站的安全运行；通过在槽钢5110上开设密集排列的安装通孔 5111，其可很方便根据实际情况调整相关零部件的安装位置，产品通用性佳，应用成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元，所述每一路换流单元的交流侧接汇流母线，所述每一路换流单元的直流侧接直流母线；分别与每一路换流单元的输出端连接，采集每一路换流单元的输出电信号的采样单元；分别与多路所述换流单元连接的多个内置控制器，用于控制所述多路换流单元的IGBT 开关导通和关断时间完全同步；以及分别与所述采样单元和多个内置控制器连接的中央控制器，用于根据所述采样单元采集的电信号，控制所述多个内置控制器。
2.如权利要求1所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述多路换流单元为多路模块化双向换流器，所述每一路模块化双向换流器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化双向换流器的直流侧接直流母线。
3.如权利要求2所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述采样单元为分别与每一路模块化双向换流器的交流侧连接的交流侧采样单元；分别与每一路模块化双向换流器的直流侧连接的直流侧采样单元。
4.如权利要求3所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述内置控制器包括与所述一路模块化双向换流器的交流侧连接的交流侧采样模块；与所述一路模块化双向换流器的直流侧连接的直流侧采样模块；分别与所述交流侧采样模块、直流侧采样模块、中央控制器和一路模块化双向换流器连接的控制模块，用于根据所述交流侧采样模块和直流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号控制所述一路模块化双向换流器输出的电信号值与预设电信号值相同。
5.如权利要求3所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述每一路模块化双向换流器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化双向换流器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元。
6.如权利要求3所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。
7.如权利要求3所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述交流侧采样单元采集的电信号包括交流电压、交流电流和相角；所述直流侧采样单元采集的电信号包括直流电压和直流电流。
8.如权利要求1所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述多路换流单元为多路模块化整流器，所述每一路模块化整流器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化整流器的直流侧接直流母线。
9.如权利要求8所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述采样单元为分别与每一路模块化整流器的直流侧连接的直流侧采样单元。
10.如权利要求9所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述内置控制器包括与所述一路模块化整流器的直流侧连接的直流侧采样模块；分别与所述直流侧采样模块、中央控制器和一路模块化整流器连接的控制模块，用于根据所述直流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号，使所述一路模块化整流器输出的电信号值与预设电信号值相同。
11.如权利要求9所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述每一路模块化整流器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化整流器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元。
12.如权利要求9所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。
13.如权利要求9所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述直流侧采样单元采集的电信号包括直流电压和直流电流。
14.如权利要求1所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述多路换流单元为多路模块化逆变器，所述每一路模块化逆变器的交流侧接汇流母线，所述每一路模块化逆变器的直流侧接直流母线。
15.如权利要求14所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述采样单元为分别与每一路模块化逆变器的交流侧连接的交流侧采样单元。
16.如权利要求15所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述内置控制器包括与所述一路模块化逆变器的交流侧连接的交流侧采样模块；分别与所述交流侧采样模块、中央控制器和一路模块化逆变器连接的控制模块，用于根据所述交流侧采样模块采集的电信号以及中央控制器的控制信号，使所述一路模块化逆变器输出的电信号值与预设电信号值相同。
17.如权利要求15所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述每一路模块化逆变器的交流侧与汇流母线之间还连接有一交流滤波单元；所述每一路模块化逆变器的直流侧与直流母线之间还连接有一直流滤波单元。
18.如权利要求15所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述中央控制器分别通过双线串行通信的CAN-BUS总线分别与所述多个内置控制器连接。
19.如权利要求15所述的核电站应急动力电源换流装置，其特征在于，所述交流侧采样单元采集的电信号包括交流电压、交流电流和相角。
20.一种如权利要求1所述的核电站应急动力电源换流装置的同步工作控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤所述多个内置控制器分别采集多路换流单元输出的电信号值；所述中央控制器根据所述电信号值，计算出电信号平均值；所述采样单元采集多路换流单元输出的电信号数值的实时并列电信号平均值；所述中央控制器根据所述电信号平均值和实时并列电信号平均值，计算电信号平均差值，并对所述电信号平均差值进行分解，得到补偿值；所述多个内置控制器得到补偿值，并控制与所述内置控制器相对应的换流单元输出的电信号，使所述多路换流单元输出的电信号同步。
21.一种用于存放如权利要求1至19所述的用于核电站应急动力电源系统换流装置的 3抗震结构，其特征在于包括机柜柜体，所述机柜柜体包括设置于竖直方向的四根槽钢，于机柜柜体的侧面焊接加强钢梁；所述槽钢上开设有密集排列的安装通孔，所述开设有安装通孔的槽钢表面与机柜柜体的侧壁相距设置。
22.如权利要求21所述的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其特征在于所述机柜柜体上设置有安装组件，所述安装组件的侧壁凸设有凸耳，所述凸耳上开设有与所述安装通孔相对应的安装贯孔，所述安装组件上固定有PCB板；所述机柜柜体上设置有用于将机柜柜体分为至少二层的间隔底板；所述间隔底板的底部顶角处固定设置有固定板，所述固定板上开设有与所述安装通孔相匹配的固定通孔，所述间隔底板通过锁紧件固定连接于所述槽钢上；所述机柜柜体上设置有横梁，横梁上开设多个密集排列的安装小孔，横梁固定于槽钢的安装通孔上。
23.如权利要求21所述的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其特征在于所述机柜柜体上开设有用于供线缆穿设的安装通槽，所述安装通槽处设置有网状的线架，线缆穿设于线架的网孔并通过绑扎带系紧于线架上；所述安装通槽处填设有防火封堵材料。
24.如权利要求21所述的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其特征在于所述机柜柜体的底部设置有安装部，机柜柜体固定于安装面上，安装面中预埋有预埋件，所述预埋件上设置有螺丝孔，所述安装部通过紧固件锁紧于预埋件的螺丝孔内；所述紧固件为螺栓，所述螺栓上套设有弹性垫片。
25.如权利要求22所述的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其特征在于所述PCB板的四角和中心均开设有固定贯孔，所述PCB板通过连接件锁紧，所述连接件上套设有可绝缘减震的绝缘软垫。
26.如权利要求22所述的一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其特征在于所述机柜柜体上设置有插槽，所述插槽相对设置，所述PCB板插设于二相对设置的插槽内，所述插槽内设置有减震构件；所述插槽上开设有锁紧孔，所述PCB板上设置有可锁紧与所述锁紧孔上的固定孔。
全文摘要
本发明适用于核电站换流技术领域，提供了核电站应急动力电源换流装置及控制方法，核电站应急动力电源换流装置包括多路换流单元、采样单元、多个内置控制器和中央控制器，多个内置控制器在中央控制器的控制下使多路换流单元均流、稳压同步工作，当一路换流单元因故障停止工作，其它路换流单元仍然能独立正常工作，因此提高了核电站应急动力电源换流装置的可靠性。核电站应急动力电源换流装置采用模块化设计，便于扩展，增大了核电站应急动力电源换流装置的容量，同时可以实现在线更换与维修。另外，本发明采用一种用于核电站应急动力电源系统换流装置的抗震结构，其抗震性能佳，保证应急动力电源换流装置在地震中也可正常地工作。
文档编号H02B1/54GK102208828SQ201110131089
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者朱钢, 李吉生, 王成铭, 王永年, 胡敏华 申请人:中国广东核电集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司