一种交流试验系统

技术领域

本发明涉及电力电子低频输电的技术领域，尤其涉及一种交流试验系统。

背景技术

在电力电子技术成熟之前，输电线路电压、功率、频率等参数无法进行准确控制，“柔性”技术出现实现了电网参数的灵活控制，提高电力系统的灵活性和稳定性。工频高压交流输电弱点在于远距离大容量输电损耗高，直流输电又只能点对点，为同时解决这两种输电技术的缺点，柔性低频输电技术应运而生。低频输电介于工频交流输电与直流输电之间，以频率在0-50Hz（通常为15-20Hz）之间进行交流输电。柔性低频交流输电技术是采用可关断电力电子器件和模块化多电平拓扑的新型输电技术。因兼具工频交流输电和柔性直流输电的优点，该技术在远距离输电，海上风电送出及城市电网相关领域得到了广泛关注。

而低频换流阀作为低频输电的核心设备，其产品性能质量尤为重要。与SVG产品——动态无功补偿及谐波治理装置相同的是，低频换流阀同样是基于全控型功率器件IGBT进行开关控制的电力电子产品。但两者在外观、电压电流、频率、工作原理等特性上存在一定差异。

发明内容

鉴于上述现有SVG产品在电压电流、频率、工作原理等特性上存在差异的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种交流试验系统，其目的在于：交流试验系统的容量大、频率电压可调、可切换多种模式、适用各尺寸全桥IGBT产品进行测试，如可进行最小直流电压试验、最大电流连续运行能力试验、最大电压连续运行能力试验、损耗测量试验、功率模块抗干扰测试、故障旁路试验、旁路开关误合试验。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，其中，硬件模块，包括高压配电单元、电源控制单元和低压配电单元，所述高压配电单元通过所述电源控制单元与所述低压配电单元相互连接；

多模式切换电路，包括单相输出电路、两相或三相并联输出电路和三相输出电路，且三种电路可通过更改外部接线的方式实现电路的相互切换。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述电源控制单元包括高压变频电源模组，所述高压变频电源模组的输入侧分别与移相变压器的副边绕组相连接，输出侧与所述低压配电单元连接；

所述低压配电单元包括至少两个单相模组、单相电感电压互感器、电流互感器、断路器和人机界面，所述单相模组依次串联，再分别与所述单相电感、电压互感器、电流互感器、断路器以及人机界面连接。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述单相输出电路是将所述高压变频电源模组输出侧的三相各自独立输出，此时为三个独立的单相变频电源，将所述单相变频电源的一端与所述单相模组连接，然后经由各自电抗器及电流互感器连接被测试品低压端，再通过电缆连接至所述单相变频电源的另一端，每个所述单相变频电源工作时互不干扰。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：当所述单相输出电路的输出电流不满足被测试品的需求时，将各自所述单相变频电源输出侧的正极相连接，以及各自输出侧的负极相连接，再与被测试品连接，进行两相或三相并联，形成所述两相或三相并联输出电路。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述三相输出电路是将所述单相变频电源的三相负极相连，正极三相输出时，此时为一套三相对推平台，三相开关柜同时分合闸对被测试品进行测试。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述高压变频电源模组输出侧的每一相都对应一个所述输出开关柜和所述隔离刀闸柜，对对应相的所述输出开关柜进行操作，可实现分相解锁，调节所述隔离刀闸柜的隔刀位置，从而实现所述单相输出电路、两相或三相并联输出电路和三相输出电路之间的电源切换。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述高压变频电源模组为AC-DC-AC拓扑结构，其输入侧分别与所述多重化移相变压器副边绕组相连，副边输出3n路n大于等于2独立绕组，输出侧每相分别与所述单相模组串联，实现单相输出电路的运行。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述高压变频电源模组的三相电压幅值独立设置，输出电压可阶跃变化，以模拟高低压穿越故障。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述高压变频电源模组的每相模组设置有冗余，当一台模组出现故障时，设备可继续运行。

作为本发明所述交流试验系统的一种优选方案，其中：所述硬件模块可输出电压0-14.5kV、频率在0-60Hz之间可调，单相输出电路实验时，最大试验电流不小于1000A，可进行三相并联输出。

本发明的有益效果：（1）本发明采用的交流试验系统容量大，单相最大试验电流不小于1000A，具备三相并联输出能力，可实现变频变压功能，其可输出电压0-14.5kV、频率0-60Hz可调；（2）本发明的交流试验系统可切换三种工作模式，根据被试品额定电流和接线方式的不同，可按需求接入试验平台进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明交流试验系统的单相输出电路示意图；

图2为本发明交流试验系统的两相或三相并联输出电路示意图；

图3为本发明交流试验系统的三相输出电路示意图；

图4为本发明交流试验系统的在低频换流阀阀段实际测试的电气原理拓扑图。

附图标记说明：硬件模块：100；高压配电单元：101；电源控制单元：102；低压配电单元：103；多模式切换电路：200；单相输出电路：201；两相或三相并联输出电路：202；三相输出电路：203；高压变频电源模组：102a；单相模组：103a；单相电感：103b；电压互感器：103c；电流互感器：103d；断路器：103e；单相变频电源：102a-1；输出开关柜：102a-2；隔离刀闸柜：102a-3；移相变压器：101c。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1，参照图1-4，为本发明第一个实施例，提供了一种交流试验系统，此装置包括硬件模块100和多模式切换电路200；

其中，硬件模块100包括高压配电单元101、电源控制单元102、低压配电单元103和绝缘试验平台，高压配电单元101通过电源控制单元102与低压配电单元103相互连接；

绝缘试验平台需接地，并进行交直流耐压测试，测试结果无闪络现象。

综上，本发明使用的绝缘试验平台替代绝缘子对被测试品进行支撑运行，对各个尺寸类型的产品具有普遍适应性，生产试验车间人员的可操作性大大提升。

多模式切换电路200包括单相输出电路201、两相或三相并联输出电路202和三相输出电路203，且三种电路可相互通过更改外部接线的方式实现电路的相互切换。

进一步的，电源控制单元102包括高压变频电源模组102a，高压变频电源模组102a的输入侧分别与移相变压器的副边绕组相连接，输出侧与低压配电单元103连接；

低压配电单元103包括至少两个单相模组103a、单相电感103b、电压互感器103c、电流互感器103d、断路器103e和人机界面，单相模组103a依次串联，再分别与单相电感103b、电压互感器103c、电流互感器103d、断路器103e以及人机界面连接。

较佳的，高压变频电源模组102a输出侧的每一相都对应一个输出开关柜102a-2和隔离刀闸柜102a-3，对对应相的输出开关柜102a-2进行操作，可实现分相解锁，调节隔离刀闸柜102a-3的隔刀位置，实现单相输出电路201、两相或三相并联输出电路202和三相输出电路203之间的电源切换；

高压变频电源模组102a为AC-DC-AC拓扑结构，其输入侧分别与多重化移相变压器101c副边绕组相连，副边输出3n路n大于等于2独立绕组，输出侧每相与n个单相模组103a串联，实现单相输出电路201的运行；

高压变频电源模组102a的三相电压幅值独立设置，输出电压可阶跃变化，以模拟高低压穿越故障；高压变频电源模组102a的每相模组设置有冗余，当一台模组出现故障时，设备可继续运行。

本发明的交流试验系统可输出电压0-14.5kV、频率在0-60Hz之间可调，单相无并联最大试验电流不小于1000A，可进行三相并联输出；使用过程中，交流试验系统可进行基于全桥IGBT交流产品的功率单元或阀段试验，如最小直流电压试验、最大电流连续运行能力试验、最大电压连续运行能力试验、IGBT过电流关断试验以及故障（高低电压）穿越试验、损耗测量试验、功率模块抗干扰测试、故障旁路试验、旁路开关误合试验等。

实施例2，参照图1和图4，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：具体阐述三种切换电路工作模式之一的单相输出电路，以及测试应用，从而验证其有益效果。

单相输出电路201是将高压变频电源模组102a输出侧的三相各自独立输出，此时为三个独立的单相变频电源102a-1，将单相变频电源102a-1的一端与单相模组103a连接，然后连接被测试品低压端，再通过电缆连接至单相变频电源102a-1的另一端；

进一步的，高压变频电源模组102a能输出一个低频混频，采用三相电源独立输出，使用其中一相变频电源给被试品供电，其他两相可用于其他系统供电；当高压变频电源模组102a的三相各自独立输出时，相当于三个独立的单相对推平台，三个独立的平台工作时，互不干扰，不用时，分开各自支路的开关，可提高生产和测试效率。

相较于实施例1，如图4所示，试验人员对试验系统设备、柜体、被测试品进行外观检查，确认无异常后，对试验系统的设备上二次电并检查确认上电是否正常；监控人机界面正常启动，测试平台所有装置连接正常，通讯正常；确认平台断路器均在分位，刀闸位置满足启动条件，确认被测试品的电气参数，确认无误后，准备启动。

将图4中B06开关柜手车由试验位摇至工作位；由人机界面后台软件遥控启动试验系统，根据试验任务需求执行分相解锁，检查输出电压、被试品状态是否正常；启动正常后，首先执行短时解锁，检查模组状态，无异常后长时间解锁；解锁无异常后即可按照不同工程试验的参数要求，执行功率试验相关操作。

试验完成后，对被试品执行分相闭锁命令，模组停运；试验平台执行分相闭锁命令，变频电源停运；拉开输出开关柜102a-2、对应隔离刀闸柜102a-3的刀闸，遥控停运试验平台。

因此，通过人机界面实时监测试验系统，试验过程中系统运行稳定，且无功率模块发生误触发或错误报文；且单相输出电路201可提高生产和测试效率。

实施例3，参照图2和图3，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：阐述三种切换电路工作模式的另外两种模式，即两相或三相并联输出电路202和三相输出电路203。

相较于实施例2，当单相输出电路201的输出电流不满足被测试品的需求时，将各自单相变频电源102a-1输出侧的正极相连接，以及各自输出侧的负极相连接，再与被测试品连接，进行两相或三相并联，形成所述两相或三相并联输出电路202；可提升单相对推平台的输出电流，应用于大电流要求的全桥IGBT产品测试场景。

三相输出电路203是将单相变频电源102a-1输出侧的三相负极相连，正极三相输出时，此时为一套三相对推平台，三相开关柜同时分合闸对被测试品进行测试；可进行低电压穿越试验。

综上，本发明的交流试验系统可实现工作模式的切换，根据被测试品额定电流和接线方式的不同，可按需求接入试验平台进行测试。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。