一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
本发明属于大功率变流器电源控制技术领域，涉及一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法。
[0002]【背景技术】:
ITER(国际热核聚变实验堆)计划是当今世界最大的国际科技合作计划。PF(极向场)变流器电源是ITER重要的子系统之一，为等离子体的产生、约束、维持、加热以及等离子体电流、位置、形状、分布和破裂的控制，提供必要的工程基础和控制手段。
[0003]ITER PF变流器电源是当今世界上功率最大，运行模式最为复杂的特种电源系统。单台变流器额定电流±55kA，额定电压±1.05kV，可以实现四象限运行。共有14套四象限变流器电源向6个PF超导线圈供电，其中PF2-PF5，这四个超导线圈的电源均由三台四象限大功率变流器串联组成。大功率变流器三台串联运行的启动对电源安全可靠的运行至关重要。安全可靠的启动方法可以保证工作时及时的向超导线圈提供电能，同时避免因变流器启动不成功造成过电压而损坏设备。
[0004]由于两台变流器串联可以同时启动而不至于承受过压损坏设备，所以目前仅有针对两台变流器串联运行过程中的顺序控制方法，还没有涉及两台变流器串联运行安全可靠的启动方法。更没有针对大功率变流器多台串联运行的启动方法的详细研究。多台变流器串联运行时，如果启动不同步会直接导致设备过压损坏。安全可靠的启动方法对多台变流器串联运行极其重要。
[0005]
【发明内容】
:
本发明要解决的技术问题是提供一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，是大功率变流器多台串联运行时，安全可靠的启动方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，所述多台大功率变流器可以实现四象限运行，由同一套控制系统控制，每台大功率变流器分别并联一个旁通，各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载串联;控制系统通过控制触发电路进行触发脉冲的发送和封锁，从而控制大功率变流器和旁通的导通和关断；其特征在于，包括以下步骤:
(1)在启动时，先同时启动任意两台大功率变流器，同时启动与其它未启动大功率变流器并联的旁通，形成与两台大功率变流器串联运行的回路；当已启动的两台大功率变流器稳定运行时，逆变启动第三台大功率变流器并关闭与其并联的旁通；
(2)当已启动的各台大功率变流器稳定运行时，再逆变启动下一台大功率变流器并关闭其并联的旁通；
(3)重复步骤(2)，直至所有大功率变流器均稳定启动；
(4)启动过程结束。
[0007]所述的用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，其特征在于:启动第三台及其它未启动的大功率变流器时，利用旁通辅助回路，实现第三台及其它未启动变流器的可靠启动。
[0008]本发明的有益效果为:
本发明是一种大功率变流器多台串联运行时，安全可靠的启动方法，采用先启动两台大功率变流器的方式，避免了多台同时启动时，启动不同步或因某些变流器启动不成功而产生过电压对最后启动或未启动的变流器设备造成损坏;本发明启动快且安全可靠，多台大功率变流器串联运行的启动由变流器中控制器的程序控制，容易实现。
[0009]【附图说明】:
图1是三台变流器串联运行的拓扑结构。
[0010]图2是三台变流器串联运行的启动程序流程图。
[0011]图3是⑶I单台变流器的拓扑结构。
[0012]图4是三台变流器串联运行的启动过程的实验波形。
[0013]【具体实施方式】:
为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图对本发明的实施方式作进一步描述:启动方案示意图见图2。
[0014]如图1所示，一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，大功率变流器的个数以三台为例，分别为⑶1、⑶2、⑶3。三相交流电AC经过两两并联的整流变压器Tl、T2或T3、Τ4或Τ5、Τ6后，向大功率变流器⑶1、⑶2、CU3供电。各大功率变流器⑶1、CU2、CU3分别并联一个旁通ΒΡ1、ΒΡ2、ΒΡ3。各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载Rd串联。各变流器及其所并联的旁通的导通和关断均由同一控制器I通过触发电路2来控制。控制器I根据需要控制触发电路2，当需要开通变流器或者旁通时，触发电路2发出双脉冲触发信号，触发变流器或者旁通使其导通，反之当需要对变流器进行关断时，则在相应的时刻封锁触发脉冲；启动方案如图2，包括以下步骤:
(1)在开始启动变流器时，首先触发变流器CUl和CU2，同时触发旁通ΒΡ3，使变流器CUl和⑶2经过旁通ΒΡ3形成串联回路；
(2)当变流器CUl和CU2运行至并联模式趋于稳定时，触发变流器CU3使其逆变，同时关闭旁通ΒΡ3;
(3)在变流器CUl、CU2和CU3启动成功运行稳定时，进入串联顺序控制，此时大功率变流器电源三台串联运行的启动过程结束。
[0015]每台变流器由4个三相全控桥A+、A-、B+、B-共同构成，三相全控桥A+与A-、B+与B-两两反向并联可以实现四象限运行，其中每台变流器与一个环流电抗器Lp串联。CUl单台变流器的详细拓扑结构图如图3虚线框内所示。工作时，经控制器I计算所需的触发角，发送给触发电路2，由触发电路2在相应的时刻输出脉冲触发变流器和旁通。每台变流器的支路和主回路上都有霍尔电流传感器对电流信号进行测量，测量点的位置已在图3中标出。测量的电流?目号进入控制器I进行电流的反馈调节，同时电流由米集板卡米集后进入米集计算机，用于数据的存储和波形的分析。
[0016]图4是三台变流器串联运行的启动过程的实验波形，包括12个桥电流和一个负载电流的波形。区间①是首先启动两台变流器的过程，两台变流器首先启动，运行至稳定后第三台启动。在第三台启动后，三台变流器进入稳定运行的过程。区间②是三台变流器顺序控制运行的过程。图4表明，采用该发明，可以安全可靠的启动三台变流器，启动过程任何一台变流器都不会承受过电压，启动安全可靠。该发明采用程序控制，容易实现。
【主权项】
1.一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，所述多台大功率变流器可以实现四象限运行，由同一套控制系统控制，每台大功率变流器分别并联一个旁通，各大功率变流器和旁通并联后作为一个单元，再进行单元间的串联，最后与阻感性负载串联;控制系统通过控制触发电路进行触发脉冲的发送和封锁，从而控制大功率变流器和旁通的导通和关断;其特征在于，包括以下步骤: (1)在启动时，先同时启动任意两台大功率变流器，同时启动与其它未启动大功率变流器并联的旁通，形成与两台大功率变流器串联运行的回路；当已启动的两台大功率变流器稳定运行时，逆变启动第三台大功率变流器并关闭与其并联的旁通； (2)当已启动的各台大功率变流器稳定运行时，再逆变启动下一台大功率变流器并关闭其并联的旁通； (3)重复步骤(2)，直至所有大功率变流器均稳定启动； (4)启动过程结束。2.根据权利要求1所述的用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，其特征在于:启动第三台及其它未启动的大功率变流器时，利用旁通辅助回路，实现第三台及其它未启动变流器的可靠启动。
【专利摘要】本发明公开了一种用于多台大功率变流器串联运行的启动方法，（1）在启动时，先同时启动任意两台大功率变流器，同时启动与其它未启动大功率变流器并联的旁通，形成与两台大功率变流器串联运行的回路；当已启动的两台大功率变流器稳定运行时，逆变启动第三台大功率变流器并关闭其并联的旁通；（2）当已启动的各台大功率变流器稳定运行时，再逆变启动下一台大功率变流器并关闭其并联的旁通；（3）重复步骤（2），直至所有大功率变流器均稳定运行；（4）启动过程结束。本发明启动快且安全可靠，多台大功率变流器串联运行的启动由变流器中控制器的程序控制，容易实现。
【IPC分类】H02M1/36
【公开号】CN105553248
【申请号】CN201610066299
【发明人】高格, 陈晓娇, 傅鹏, 黄连生, 何诗英, 王泽京
【申请人】中国科学院等离子体物理研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月28日