一种交流叠加直流电源发生装置的制作方法

本发明涉及一种交流叠加直流电源发生装置，属于高电压与绝缘技术领域。

背景技术：

柔性直流输电技术作为新一代直流输电技术，相对于传统直流输电，具有有功和无功独立控制、响应快、谐波特性好、损耗小等优点，可广泛应用于异步电网互联输电、分布式能源接入、城市供电、孤岛供电等领域。

近些年，基于电压源换流器的柔性直流输电在全世界范围内取得了快速发展，电压源换流器是柔性直流输电的关键设备，对投运前的电压源换流器进行必要的测试，是防患于未然、保证电力系统安全和经济运行的重要措施。

交流叠加直流耐压试验是考核电压源换流器绝缘特性的一项重要试验，当前国内的高压电源通常只能单独输出交流、直流或冲击电压，还没有直接可以输出交流叠加直流的高压电源。因此，迫切需要一种能够满足考核电压源换流器绝缘特性的电源装置。另外，考虑到国外很多国家电网的频率同我们国家的频率不一致，因此交流叠加直流电源的频率必须可以调节。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种交流叠加直流电源发生装置，用于解决现有的电源装置无法满足电压源换流器的交流叠加直流耐压试验要求这一技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种交流叠加直流电源发生装置，包括整流单元(1)、逆变单元(2)、调压器以及直流电源(4)，所述整流单元(1)的输入端用于连接三相交流电源，所述整流单元(1)的输出端连接所述逆变单元(2)的输入端，所述逆变单元(2)的输出端连接所述调压器的一次绕组，所述调压器的二次绕组与所述直流电源(4)串联，所述二次绕组与所述直流电源(4)之间还串设有用于供电连接电压源换流器的第一供电端和第二供电端。

进一步的，所述第一供电端和第二供电端之间还连接有过压保护回路(3)。

进一步的，所述整流单元(1)的输出端还并联有滤波电容支路。

进一步的，所述直流电源(4)包括压整流电路和交流调压电路。

进一步的，所述过压保护回路(3)包括晶闸管回路和驱动回路，所述晶闸管回路中串设有晶闸管，所述驱动回路中串设有与所述晶闸管导通方向相同的二极管；所述驱动回路的一端连接所述晶闸管回路的电流输入端，所述驱动回路的另一端控制连接所述晶闸管。

进一步的，所述驱动回路中还串设有限流电阻。

本发明的有益效果是：

三相交流电经过整流单元和逆变单元后形成频率可调的方波电压，该方波电压经过调压器后变为高压交流电，该高压交流电与直流电源输出的直流电进行叠加后，形成了输出电压幅值、交直流分量比例和频率均可调的电压，能够满足电压源换流器的交流叠加直流耐压试验要求。

进一步的，本发明电源发生装置的第一供电端和第二供电端之间还连接有过压保护回路，当电源发生装置的输出电压超过预期时，可以对连接在第一供电端和第二供电端之间的电压源换流器试品进行快速过压保护，有效避免了电压源换流器试品烧坏的现象。

附图说明

图1是本发明交流叠加直流电源发生装置的结构示意图；

图2是交流叠加直流电源发生装置输出电压波形的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，交流叠加直流电源发生装置主要包括整流单元1，滤波电容支路、逆变单元2、调压器t和直流电源4。其中，整流单元1的输入端用于连接三相交流电源，整流单元1的输出端连接逆变单元2的输入端，滤波电容支路并联在整流单元1的两输出端之间，逆变单元2的输出端连接调压器t的一次绕组，调压器t的二次绕组的第一接线端形成了用于供电连接电压源换流器的第一供电端o1，调压器t的二次绕组的第二接线端与直流电源4的一个输出端相连，直流电源4的另一个输出端形成了用于供电连接电压源换流器的第二供电端o2。

具体的，整流单元1由三相不可控整流器组成，滤波电容支路中串设有滤波电容c1，三相工频交流电源电压经三相不可控桥式整流电路和滤波电容c1后形成平滑的直流电压。当然，作为其他的实施方式，整流单元1也可以由半控整流器或者全控整流器构成，由于不可控、半控或全控整流器构成整流电路即整流单元1均属于现有技术，此处不再赘述。

逆变单元2由四个全控性器件igbt组成全桥逆变电路以及对应的控制驱动电路组成，经过滤波电容c1输出的直流电压经过逆变单元2后变换成方波电压，其输出方波的频率可调。由逆变单元2输出的方波电压经调压器t后变为高压交流电，由于方波电压为低压电，因此使逆变单元2的绝缘问题大大简化。

直流电源4由倍压整流电路和交流调压电路组成，其输出的直流电压幅值可调。由于倍压整流电路和交流调压电路的具体结构以及连接方式均属于现有技术，此处不再赘述。由调压器t输出的高压交流电与直流电源4输出的直流电进行叠加，在交流叠加直流电源发生装置的第一供电端o1和第二供电端o2之间可以输出幅值、交直流分量比例和频率均可调节的电压。

当需要对电压源换流器进行交流叠加直流耐压试验时，只需要将电压源换流器试品连接在交流叠加直流电源发生装置的第一供电端o1和第二供电端o2之间即可。在本实施例中，交流叠加直流电源发生装置的输出电压波形如图2所示。

另外，为了对电压源换流器试品进行快速过压保护，在第一供电端o1和第二供电端o2之间还连接有过压保护回路3。其中，过压保护回路3包括晶闸管回路和驱动回路，其中晶闸管回路中串设有晶闸管，晶闸管的数目不限，可根据实际需要进行调整，可以是一个，也可以是多个。驱动回路中串设有击穿二极管和限流电阻，同样的，二极管和限流电阻的数目也不限，可以是一个，也可以是多个，晶闸管回路中的晶闸管导通方向与驱动回路中的二极管的通道方向一致。驱动回路的一端连接晶闸管回路的电流输入端，驱动回路的另一端控制连接各个晶闸管，该驱动电路不需要设置供电回路。当交流叠加直流电源发生装置的输出电压超过预期值时，驱动电路会触发串联晶闸管，晶闸管回路导通，用以对试品进行快速过压保护，防止被测试品因过压而损坏。

本发明的交流叠加直流电源发生装置利用电力电子开关技术，结合倍压整流电路技术，可产生电压幅值、交直流分量比例和频率均可调节的交流叠加直流电源，用以对电压源换流器进行绝缘耐压试验，不仅能够满足绝缘耐压试验的要求，而且便于实施。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种交流叠加直流电源发生装置，包括整流单元、逆变单元、调压器以及直流电源，整流单元的输入端用于连接三相交流电源，整流单元的输出端连接逆变单元的输入端，逆变单元的输出端连接调压器的一次绕组，调压器的二次绕组与所述直流电源串联，二次绕组与直流电源之间还串设有用于供电连接电压源换流器的第一供电端和第二供电端。在发明中，三相交流电经过整流单元和逆变单元后形成频率可调的方波电压，该方波电压经过调压器后变为高压交流电，该高压交流电与直流电源输出的直流电进行叠加后，形成了输出电压幅值、交直流分量比例和频率均可调的电压，能够满足电压源换流器的交流叠加直流耐压试验要求。

技术研发人员：范彩云;韩坤;黄永瑞;洪波;李凯;王宇丁;张志刚
受保护的技术使用者：许继电气股份有限公司;许继集团有限公司;国家电网公司
技术研发日：2017.07.28
技术公布日：2018.01.19