专利名称：一种电能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力装置，尤其是涉及一种应用于电力系统中具有冗余结构设计的电能控制装置。
背景技术：
传统电力系统非线性负载类型较多，该负载通常通过开关直接连接电源，造成电网的波动，开关频繁动作会降低负载的使用寿命。近年来随着电力电子器件及微机控制水平的不断提高。通过采用基于晶闸管开关器件的起动方案，可以很好的解决非线性负载直接起动带来的负面影响。以晶闸管阀组为基础器件的设备包括固态软起动、晶闸管控制电
抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)均属于软开关技术。其中晶闸管阀组为上述设备的主要执行器件。高压直流输电中的换流阀通常由多个晶闸管元件串联而成，现有IOkV电力电能控制装置主电路每相采用5组晶闸管串联，选用6500V的晶闸管其推导如下
UjatXKaXKt^Ks i0xJ2xl 4x1 1x12 H =....................-................S...................."=T'- = ”—^—”一== =432，取整数。
UsitXKtl6_5χ0_9η 二 5式中为系统最大工作电压；I·为换相过冲系数取I. 4 ; &为过冲裕度系数
取I. I ; 为绝缘裕度系数取I. 2 ; /皿为晶闸管反向重复峰值电压；&为电压不均匀系数取O. 9。现有技术中，由郭焕等人2009年12月10日发表在中国机电工程学报SI期增刊第29卷中的论文《直流输电换流阀主电路的可靠性分析与优化设计》，其以高压直流输电系统可靠性为论点结合一种基于某种数学模型的换流阀可靠性框图进行分析，最后提出了换流阀的可靠性和经济性优化设计方法。但是，电力电能控制装置中晶闸管阀组工作状态通过驱动板反馈给上级控制系统，控制器经过判断来发出停机指令。如果装置某一相中有一组阀组的任一只元件不能工作，那么电能控制装置将停止工作，势必影响用户的生产。虽然可以通过增加一套备用的电能控制装置来提高系统的整体可靠性，但是从经济适用性考虑该方案成本造价较高。因此，提出一种经济适用，工作可靠的电能控制装置成为亟待解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电能控制装置，该装置能够满足在单相一组或多组元件不工作的情况下电能控制装置仍然能够正常的工作，达到不影响生产时间同时满足的非线性负载起动要求的目的。本实用新型具体提供了一种电能控制装置的技术实现方案，一种软开关装置，包括一相或一相以上的晶闸管阀组支路,每相晶闸管阀组支路包括一组或一组以上的晶闸管阀组，每组晶闸管阀组包括一对相互反并联的晶闸管，在每相晶闸管阀组支路增加一组或一组以上冗余的晶闸管阀组，冗余的晶闸管阀组与同一支路的其余晶闸管阀组相互串联。作为本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，电能控制装置具有三相晶闸管阀组支路，每相晶闸管支路的一端与三相电机的一相对外接线端子相连。作为本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，电能控制装置在运行时，冗余的晶闸管阀组与其余相互串联的晶闸管阀组互为热冗余。作为本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，当电能控制装置应用于IOkV电力系统，应用晶闸管的电压等级为6500V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为S + h，n为冗余的晶闸管阀组的个数，B SI。作为本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，当电能控制装置应用于IOkV电力系统，应用晶闸管的电压等级为5200V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为<S + h , η为冗余的晶闸管阀组的个数，η>1。作为本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，当电能控制装置应用于6kV电力系统，应用晶闸管的电压等级为6500V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为3 + n n力冗余的晶闸管阀组的个数，nM。作力本实用新型一种电能控制装置技术方案的进一步改进，当电能控制装置应用于6kV电力系统，应用晶闸管的电压等级为5200V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为4 + β , η为冗余的晶闸管阀组的个数，。通过实施上述本实用新型一种电能控制装置的技术方案，具有如下技术效果I、在电能控制装置中通过增加一组或多组晶闸管阀来提高系统的可靠性；2、电能控制装置在运行时备用阀组与所串联各阀组相互热冗余；3、电能控制装置单相有一只晶闸管或多只损坏设备仍然可以正常工作；4、能满足在单相一组或多组元件不工作的情况下电能控制装置仍然能够正常的工作，在用户设备整体检修期间再更换损坏的元件即可，达到不影响生产时间同时满足的非线性负载起动要求的目的；5、增加冗余设计晶闸管的电压比没有冗余设计的晶闸管电压降低了至少400V，应用表明在较低电压运行的器件其平均无故障时间相对较长。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其余的附图。、[0023]图I是本实用新型电能控制装置一种具体实施方式
的电气连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其余实施例，都属于本实用新型保护的范围。如附图I所示，给出了本实用新型一种电能控制装置具体应用在晶闸管阀组起动非线性负载系统中的具体实施例，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。如附图I所示的一种电能控制装置，包括一相或一相以上的晶闸管阀组支路，每相晶闸管阀组支路包括一组或一组以上的晶闸管阀组，每组晶闸管阀组包括一对相互反并联的晶闸管，在每相晶闸管阀组支路增加一组或一组以上冗余的晶闸管阀组，冗余的晶闸管阀组与同一支路的其余晶闸管阀组相互串联。其中实线框中为原有的晶闸管阀组1，虚线框中为冗余的晶闸管阀组2，设备正常运行时各个阀组之间互为热冗余备用。图I所示的是本发明应用于三相非线性负载系统中的具体实施方式
。电能控制装置具有三相晶闸管阀组支路，每相晶闸管支路的一端与二相电机3的一相对外接线端子相连，每相晶闸管支路的另一端通常连接电源，电源通过晶闸管支路为三相电机3供电。原有的晶闸管阀组I与冗 余的晶闸管阀组2采用了 n+l的方式《力原有的晶闸管阀组个数，而冗余的晶闸管阀组采用了一组。这种在电能控制装置的每一相增加一组或多组晶闸管阀组的技术方案，即能满足在单相一组或多组元件不工作的情况下电能控制装置仍然能够正常的工作。只需在用户设备整体检修期间再更换损坏的元件即可，达到了不影响生产的同时满足非线性负载起动要求的目的。现有电能控制装置所应用的晶闸管电压等级主要有6500V和5200V两种，在IOkV系统设计中晶闸管阀组的串联个数应用5+ 和6+”的形式；在6kV系统设计中晶闸管阀组的串联个数则应用3+B和4 + H的形式应用表明增加冗余设计晶闸管的电压比没有冗余设计的晶闸管电压大幅降低，同时在较低电压运行的器件其平均无故障时间相对较长。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
权利要求1.一种电能控制装置，其特征在于，包括一相或一相以上的晶闸管阀组支路，每相晶闸管阀组支路包括一组或一组以上的晶闸管阀组，每组晶闸管阀组包括一对相互反并联的晶闸管，在每相晶闸管阀组支路增加一组或一组以上冗余的晶闸管阀组，冗余的晶闸管阀组与同一支路的其余晶闸管阀组相互串联。
2.根据权利要求I所述的一种电能控制装置，其特征在于所述的电能控制装置具有三相晶闸管阀组支路，每相晶闸管支路的一端与三相电机的一相对外接线端子相连。
3.根据权利要求I或2所述的一种电能控制装置，其特征在于所述的电能控制装置在运行时，冗余的晶闸管阀组与其余相互串联的晶闸管阀组互为热冗余。
4.根据权利要求3所述的一种电能控制装置，其特征在于所述电能控制装置应用于IOkV电力系统，应用晶闸管的电压等级为6500V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为5 + b，If为冗余的晶闸管阀组的个数，。
5.根据权利要求3所述的一种电能控制装置，其特征在于所述电能控制装置应用于IOkV电力系统，应用晶闸管的电压等级为5200V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为6 + h , n为冗余的晶闸管阀组的个数,h>1。
6.根据权利要求3所述的一种电能控制装置，其特征在于所述电能控制装置应用于6kV电力系统，应用晶闸管的电压等级为6500V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为3 + B , 7!为冗余的晶闸管阀组的个数，B 。
7.根据权利要求3所述的一种电能控制装置，其特征在于所述电能控制装置应用于6kV电力系统，应用晶闸管的电压等级为5200V时，晶闸管阀组支路的晶闸管阀组串联个数为4 + 为冗余的晶闸管阀组的个数，nM。
专利摘要本实用新型公开了一种电能控制装置，应用于电机、电感、电容器在内的各种非线性负载的起动，包括一相或一相以上的晶闸管阀组支路，每相晶闸管阀组支路包括一组或一组以上的晶闸管阀组，每组晶闸管阀组包括一对相互反并联的晶闸管，在每相晶闸管阀组支路增加一组或一组以上冗余的晶闸管阀组，冗余的晶闸管阀组与同一支路的其余晶闸管阀组相互串联。该装置能够满足在单相一组或多组元件不工作的情况下电能控制装置仍然能够正常的工作，达到不影响生产时间同时满足的非线性负载起动要求的目的，同时增加冗余设计晶闸管的电压比没有冗余设计的晶闸管电压大幅降低，在较低电压运行的器件其平均无故障时间相对较长。
文档编号H02J3/00GK202535072SQ20122016241
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者何伯钧, 刘斐, 史虎, 姜耀伟, 张铁军, 彭京, 敬华兵, 王洪峰, 陈刚, 龙致远 申请人:株洲变流技术国家工程研究中心有限公司