一种GIS电压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gis电压互感器校验电源。

背景技术：

随着我国电力事业的迅猛发展，传统占主导地位的ais(airinsulatedswitchgear,空气绝缘配电装置)已逐渐呈现出被gis(gasinsulatedswitchgear，气体绝缘全封闭组合电器)所取代的趋势。由于gis内电压互感器是电能计量重要组成部分，它的准确性对于发供电企业的贸易结算起到重要作用，因此需要对其进行定期的误差校验，而发电厂和变电站现场使用的电力互感器多数都属于高电压、大电流的安装式互感器，因此必须在现场校验，以防止重大事故的发生。

对gis内电压互感器校验时，不能完全把电压互感器独立出来，需要带上一定间隔数和一定长度的母线，具有一定的对地电容，升压时就存在容性电流，由于gis气室管道尺寸规格不同、长度不一以及接线布置方式不尽统一，造成了gis管道电容量的不确定性，因此目前电压互感器校验电源主要采用调压器加投切电抗器无功补偿的方案，由于管道电容量不确定，无功补偿时需反复调整电抗器投切数。由于高压可调电抗器设计困难，目前在实际产品中往往采取在升压变压器中设计一个中低压补偿绕组，这个补偿绕组接上低压可调电抗器进行补偿，吸收大量容性无功的电容存在于一次回路，在升压变的二次侧只能补偿调压器的容量，升压变的容量还是得和一次需要的容量一样。

然而，现有的gis电压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，大大降低了电压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：

一种gis电压互感器校验电源，包括依次串联的变压器单元、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，所述变压器单元包括多个二次侧绕阻，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块；每个所述二次侧绕阻与一个功率模块串联，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依次串联，所述二次侧绕阻、功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等。

可选地，多个所述功率模块依次串联。

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gis电压互感器校验电源，包括依次串联的变压器单元、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，所述变压器单元包括多个二次侧绕阻，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块；每个所述二次侧绕阻与一个功率模块串联，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依次串联，所述二次侧绕阻、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无功补偿环节，配合升压变压器，不仅能够生成理想的电压波形，还能模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波，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电压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一种gis电压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多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两电平逆变器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种gis电压互感器校验电源的控制结构示意图。

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一种gis电压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电压互感器校验电源包括，变压器单元1、二极管不控整流单元2、直流母线电容器单元3以及dc/ac变换器单元4。

变压器单元1、二极管不控整流单元2、直流母线电容器单元3以及dc/ac变换器单元4依次串联。

其中，变压器单元1采用一台三相升压隔离变压器，包含一个一次绕组和多个二次绕组，对输入的380v三相电压进行升压并起电气隔离作用，仅提供本发明实施例提供的gis电压互感器校验电源的有功功率，将电能传送给二极管不控整流单元2。

二极管不控整流单元2包含多组功率模块，各功率模块将变压器单元1输出的交流电压整流成直流电压，二极管不控整流单元2也仅提供本发明实施例提供的gis电压互感器校验电源的有功功率，将电能传送给直流母线电容器单元3。

直流母线电容器单元3包含多组电解电容模块，实现直流母线电压的支撑，电解电容模块为dc/ac变换器单元4提供较高的正电压、负电压和零电压，将电能传送给dc/ac变换器单元4。

为了尽可能提高校验电源的电压等级和容量等级，降低输出电压的总谐波畸变率，提高效率和可靠性，降低成本，dc/ac变换器单元4采用单相多电平逆变器级联技术。dc/ac变换器单元4包含多组单相多电平逆变器，每组逆变器编号分别为#1，#2，…，#n，采用电压电流双闭环控制、前馈控制以及直流母线不平衡控制，输出侧依次串联，省去了无功补偿环节，配合升压变压器，本发明实施例提供的gis电压互感器校验电源不仅能够生成理想的电压波形，还能模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波。

二次侧绕阻、功率模块、电解电容模块以及逆变器的个数均相等，每个二次侧绕阻与一个功率模块串联，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依次串联。

具体的，二极管不控整流单元2中的多个功率模块依次串联，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得要求，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3中的多个电解电容模块相互独立，每个电解电容模块包括两个串联的电解电容。由于本发明实施例在运行时电压比较高，单个电容的耐压难以承受，因此需要串联两个电解电容才能用于较高的电压

参见图2，为本发明实施例提供的一种单相多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电压互感器校验电源中的dc/ac变换器单元4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，在此，本发明实施例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3，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3所示，本发明实施例提供的gis电压互感器校验电源中的dc/ac变换器单元4也可采用两电平拓扑结构。

参见图4为本发明实施例提供的一种gis电压互感器校验电源的控制结构示意图，针对本发明实施例，图4给出一个具体的实施例的控制结构示意图。

校验电源装置的主要参数：额定功率1.5mva，额定有功功率100kw，额定无功功率1.497mvar；输入电压380v，输出电压10kv；dc/ac变换器单元4由12组单相二极管钳位三电平逆变器串联组成，每台逆变器输出电压833v，额定输出电流150a；直流母线电压3kv；变压器额定容量120kva。

各台单相二极管钳位三电平逆变器的控制策略为：输出电压的指令值与反馈值vo相比较，误差信号δvo经过电压调节器得到输出电流的增量δio，与输出电流io相加得到电感电流的指令值il^*；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，为了减小电压、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；为了实现直流母线电压中点平衡，加入不平衡调节器，vp和vn相比较，误差信号δvdc经过不平衡调节器得到偏移量信号umo；调制波信号um与偏移量信号umo经过脉冲宽度调制，得到驱动脉冲信号，为了减小输出电压的总谐波畸变率，采用载波移相；脉冲信号经驱动保护电路，控制单相二极管钳位三电平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gis电压互感器校验电源，包括依次串联的变压器单元、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，所述变压器单元包括多个二次侧绕阻，所述二极管不控整流单元包括多个功率模块，所述dc/ac变换器单元包括多个逆变器；所述直流母线电容器单元包括多个电解电容模块；每个所述二次侧绕阻与一个功率模块串联，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依次串联，所述二次侧绕阻、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无功补偿环节，配合升压变压器，不仅能够生成理想的电压波形，还能模拟实际工况中的幅值波动、频率波动、谐波，可以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电压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。