专利名称：一种mmc阀过流关断试验的触发时序系统及其试验方法
技术领域：
本发明涉及过流试验的触发时序设备，具体涉及一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统及其试验方法。
背景技术：
在大功率电力电子领域，电力电子设备在应用于电力系统中需要进行行业指定的试验项目，�？榛嗟缙椒绞降娜嵝灾绷魇涞缁涣鞣в晒β首幽？樽槌桑β首幽？榈男褪绞匝橄钅啃枰泄魇匝椋员Ｖぷ幽？樵诜⑸蟠シ⒐魇鄙璞缚梢园踩诵�。功率子�？槲肭攀酵仄私峁梗峁雇既缤�1所示，功率子�？橛闪礁鯥GBT (SI和S2)、一个电容器以及子�？榭刂瓢遄槌�。功率子模块的IGBT包括四种触发组合，(I)Sl和S2都处于关断状态；(2) SI开通，S2关断；(3) SI关断，S2开通；(4) SI和S2都处于开通状态。其中第四种状态将使子�？榇τ诠髯刺佣斐傻缛萜鞫搪罚虼俗幽？樯杓乒讨斜匦氡Ｖぴ诔鱿值�(4)种状态时，子模块能够自我识别出这种状态并闭锁SI和S2，保证子�？椴怀鱿侄搪分蓖ǖ淖刺佣Ｖぷ幽？榈陌踩诵�。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统及其试验方法，该装置使子�？榈腎GBT子�？橥贝シⅲ匝橹ぷ幽？槭欠窬哂惺侗鸪龅鼻按τ谥蓖ㄗ刺⒈账幽？椋佣Ｖぷ幽？楸旧淼陌踩浴１痉⒚鞯哪康氖遣捎孟率黾际醴桨甘迪值囊恢諱MC阀过流关断试验的触发时序系统，其改进之处在于，所述系统包括上位机、试验控制器和过流关断试验装置；所述上位机通过CAN总线和试验控制器通信，通信速率为1Mbps，用于监视子�？槭匝樽刺�、设置试验方式和试验参数以及操作试验过程；所述试验控制器通过CAN总线和上位机通信，接收上位机下发的试验方式和试验参数,根据试验要求生成子�？楣魇匝榈拇シ⑹毙蚵龀澹凰鍪匝榭刂破骱凸鞴囟鲜匝樽爸弥惺云贩У淖幽？榭刂破髦洳捎霉庀送ㄐ牛恳桓鲎幽？榭刂破骱褪匝榭刂破髦涞耐ㄐ殴庀宋礁桓⑺凸庀耍涣硪桓邮展庀耍ㄐ判椴捎肏DLC通信方式，协议为IEC60044-8 ；所述子模块控制器负责根据试验控制器发送过来的控制命令，控制子�？橹蠭GBT�？榈目ê凸囟�。其中，所述过流关断试验装置包括过试品阀、负载回路、充电电源和控制器；所述试品阀、负载回路和充电电源依次连接；所述试验控制器用于控制试品阀和负载回路。其中，所述试品阀包括串联的第一子�？楹偷诙幽？椋凰龅谝蛔幽？榘↖GBT�？門n、IGBT�？門12、晶闸管T1和电容Csmi ;所述IGBT�？門11和所述IGBT�？門12串联后与所述电容Csmi并联，所述晶闸管T1和所述IGBT�？門12并联；第二子�？榘↖GBT�？門21、IGBT�？門22、晶闸管T2和电容Csm2 ;所述IGBT�？門21和所述IGBT�？門22串联后与所述电容Csm2并联，所述晶闸管T2和所述IGBT�？門22并联；串联的IGBT�？門11和IGBT�？門12的中间点引出端子，为第一子�？榈母哐故涑隽⒍鳤11 ；串联的IGBT�？門21和IGBT模块T22的中间点和所述IGBT�？門12连接，并引出端子，为第二子�？楦哐故涑龆薃21 ；所述电容Csm2的正极引出端子，为第二子�？榈缛莞哐苟薃12 ；所述电容Csm2的负极引出端子，为第二子�？榈脱故涑龆薃22 ；所述IGBT�？門n、IGBT�？門12、IGBT�？門21和IGBT�？門22均包括反并联的二极管和IGBT器件。其中，所述负载回路包括切换开关Kn、切换开关Kt2、负载支路I和负载支路II ；所述负载支路I与负载支路II并联后两端引出端子，分别为B1和B2 ;端子B1和B2分别接切换开关Kn和切换开关Kt2 ;所述切换开关Kn选择第一子�？榈母哐故涑龆薃11或第二子�？榈缛莞哐苟薃21 ;所述切换开关Kt2选择第二子�？楦哐故涑龆薃12或第二子模块低压输出端A22。其中，所述负载支路I包括串联的开关K1和负载电抗器L1 ；所述负载支路II包括串联的开关K2和负载电抗器L2。其中，所述充电电源与负载支路I并联，其正极与切换开关Kn连接，负极接地后与所述第二子模块低压输出端A22连接。本发明基于另一目的提供的一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统的试验方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤(I)根据选择的试验方式选择试验装置的接线方式，装置接线完毕后，上位机设置对应的试验方式和试验参数；(2)将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电；(3)试验控制器进入试验脉冲发生阶段，根据设定的试验方式和接线方式产生触发脉冲；(4)闭合试品阀放电开关，使试品阀中的电容放电，试验结束。其中，所述步骤(2)中，将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电包括将切换开关Kn与试品阀第一子模块的高压输出端连接，切换开关Kt2与试品阀第二子�？榈牡脱故涑龆肆樱度氤涞缁芈罚云贩У牡谝蛔幽？楹偷诙幽？槌涞纾敝潦匝橐蟮缪购蠖峡銮谢豢豄n和所述切换开关KT2。其中，所述步骤(3)中，试验方式和接线方式选择试品阀为试验对象，并将负载回路的切换开关对应改动，试验方式和接线方式包括①若试验对象为所述试品阀的第一子�？樯瞎躀GBT模块T11,切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子�？榈牡缛莞哐苟薃11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈母哐故涑龆薃21连接；触发脉冲对第二子�？樯瞎躀GBT�？門11触发；②若试验对象为所述试品阀的第二子模块下管IGBT�？門22,切换开关Kn使端子B1与试品阀第二子�？楦哐故涑龆薃12连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈脱故涑龆薃21连接；触发脉冲对第二子模块下管IGBT�？門22触发；③若试验对象为所述试品阀的第一个子�？橄鹿躀GBT�？門12和第二子�？樯瞎躀GBT�？門21,切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子�？榈母哐故涑龆薃11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈脱故涑龆薃22连接；触发脉冲对第一个子�？橄鹿躀GBT�？門12和第二子模块上管IGBT�？門21触发。其中，所述步骤(3)中，所述试验控制器根据步骤(2)中的试验方式和接线方式产生所需的触发脉冲；生成的触发脉冲根据下述脉冲宽度设定<1>试验对象为单个IGBT�？椋械ゲù问匝槭保シ⒙龀逦ジ雎龀澹渎龀蹇矶任狪Oms ；<2>试验对象为单个IGBT�？椋卸嗖ù问匝槭保シ⒙龀逦喔雎龀澹渎龀蹇矶任狪ms,脉冲间隔时间为IOms ；<3>试验对象为两个IGBT�？椋械ゲù问匝榛蚨嗖ù问匝槭保シ⒙龀逦喔雎龀澹渎龀蹇矶任�10ms，脉冲间隔时间为2(Tl00ms。与现有技术比，本发明达到的有益效果是1、本发明设计的触发时序系统通过分层设计了试验控制器，实现了过流试验装置所要求的试验脉冲产生。为MMC换流阀的子�？樘峁┝丝煽康墓餍褪绞匝槭侄�。2、通过试验控制器负责完成试验脉冲的产生，本触发时序系统通过试验电路的不同连接方式可以满足对子模块多种试验。控制器可有效的选择不同的试验方式，分别对子�？榈纳瞎躀GBT和下管IGBT进行试验，并可以对多个�？榈慕泄魇匝�。3、通过设置试验参数和波形方式，试验装置可以产生不同宽度和不同波次的触发脉冲，有效的检验子�？樵诟丛釉诵泄た鱿伦幽？樯杓频陌踩阅�。
图1是MMC阀的子�？榻峁雇迹煌�2是本发明提供的MMC阀过流关断试验的触发时序系统结构图；A11端为第一子�？楦哐故涑龆耍籄21端为第二子�？楦哐故涑龆耍籄12端为第二子模块电容高压端；A22端为第二子�？榈脱故涑龆耍籆SM1、Csmi分别为第一子模块和第二子�？榈牡缛軯1和T2分别为第一子模块和第二子�？榈木д⒐埽籘n、T12为第一子�？榈腎GBT模块、T21、T22为第二子�？榈腎GBT�？椋籏T1、KT2为切换开关分别为负载支路I和负载支路II的开关；U、L2分别为负载支路I和负载支路II的负载电抗器；E为充电电源；图3是本发明提供的单波次试验方式IGBT的触发脉冲图；图4是本发明提供的多波次试验方式脉冲图；图5是本发明提供的多摸块试验方式脉冲图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明提供的一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统结构图如图2所示，MMC阀过流关断试验的触发时序系统由上位机、试验控制器以及过流关断试验装置中试品阀的子�？榭刂破髯槌桑凰錾衔换ü鼵AN总线和试验控制器通信，通信速率为1Mbps，用于监视子�？槭匝樽刺⑸柚檬匝榉绞胶褪匝椴问约安僮魇匝楣蹋凰鍪匝榭刂破魍ü鼵AN总线和上位机通信，接收上位机下发的试验方式和试验参数,根据试验要求生成子�？楣魇匝榈拇シ⑹毙蚵龀澹凰鍪匝榭刂破骱凸鞴囟鲜匝樽爸弥惺云贩У淖幽？榭刂破髦洳捎霉庀送ㄐ牛恳桓鲎幽？榭刂破骱褪匝榭刂破髦涞耐ㄐ殴庀宋礁桓⑺凸庀耍涣硪桓邮展庀耍ㄐ判椴捎肏DLC通信方式，协议为IEC60044-8 ；所述子�？榭刂破鞲涸鸶菔匝榭刂破鞣⑺凸吹目刂泼睿刂谱幽？橹蠭GBT�？榈目ê凸囟�。过流关断试验装置包括过试品阀、负载回路、充电电源和控制器；所述试品阀、负载回路和充电电源依次连接；所述试验控制器用于控制试品阀和负载回路。试品阀包括串联的第一子�？楹偷诙幽？椋凰龅谝蛔幽？榘↖GBT�？門n、IGBT模块T12、晶闸管T1和电容Csmi ;所述IGBT�？門11和所述IGBT�？門12串联后与所述电容Csmi并联，所述晶闸管T1和所述IGBT�？門12并联；第二子模块包括IGBT�？門21、IGBT�？門22、晶闸管T2和电容Csm2 ;所述IGBT�？門21和所述IGBT�？門22串联后与所述电容Csm2并联，所述晶闸管T2和所述IGBT�？門22并联；串联的IGBT模块T11和IGBT�？門12的中间点引出端子，为第一子�？榈母哐故涑龆薃11 ;串联的IGBT�？門21和IGBT�？門22的中间点和所述IGBT模块T12连接，并引出端子，为第二子模块高压输出端A21 ；所述电容Csm2的正极引出端子，为第二子�？榈缛莞哐苟薃12 ；所述电容Csm2的负极引出端子，为第二子�？榈脱故涑龆薃22 ；所述IGBT�？門n、IGBT�？門12、IGBT�？門21和IGBT�？門22均包括反并联的二极管和IGBT器件。负载回路包括切换开关Kn、切换开关Kt2、负载支路I和负载支路II ;负载支路I与负载支路II并联后两端引出端子，分别为B1和B2 ;端子B1和B2分别接切换开关Kn和切换开关Kt2 ;所述切换开关Kti选择第一子�？榈母哐故涑龆薃11或第二子模块电容高压端A21 ；所述切换开关Kt2选择第二子�？楦哐故涑龆薃12或第二子�？榈脱故涑龆薃22。负载支路I包括串联的开关K1和负载电抗器L1 ;负载支路II包括串联的开关K2和负载电抗器L2。本发明还提供了 MMC阀过流关断试验的触发时序系统的试验方法，包括下述步骤(I)根据选择的试验方式选择试验装置的接线方式，装置接线完毕后，上位机设置对应的试验方式和试验参数。( 2 )将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电；将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电包括将切换开关Kn与试品阀第一子�？榈母哐故涑龆肆樱谢豢豄t2与试品阀第二子模块的低压输出端连接，投入充电回路，给试品阀的第一子模块和第二子�？槌涞纾敝潦匝橐蟮缪购蠖峡銮谢豢豄n和所述切换开关Kt2。(3)试验控制器进入试验脉冲发生阶段，根据设定的试验方式和接线方式产生触发脉冲；试验方式和接线方式选择试品阀为试验对象，并将负载回路的切换开关对应改动，试验方式和接线方式包括①若试验对象为所述试品阀的第一子�？樯瞎躀GBT�？門11,切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子模块的电容高压端A11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈母哐故涑龆薃21连接；触发脉冲对第二子�？樯瞎躀GBT模块T11触发；②若试验对象为所述试品阀的第二子模块下管IGBT�？門22,切换开关Kn使端子B1与试品阀第二子�？楦哐故涑龆薃12连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子模块低压输出端A21连接；触发脉冲对第二子�？橄鹿躀GBT�？門22触发；③若试验对象为所述试品阀的第一个子�？橄鹿躀GBT�？門12和第二子�？樯瞎躀GBT�？門21,切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子模块的高压输出端A11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈脱故涑龆薃22连接；触发脉冲对第一个子�？橄鹿躀GBT模块T12和第二子�？樯瞎躀GBT�？門21触发。试验控制器根据步骤(2)中的试验方式和接线方式产生所需的触发脉冲；生成的触发脉冲根据下述脉冲宽度设定<1>试验对象为单个IGBT�？椋械ゲù问匝槭保シ⒙龀逦ジ雎龀澹渎龀蹇矶任狪Oms ;如图3所示，为单波次试验方式IGBT的触发脉冲图，其横轴为时间(t)，纵轴为开关量的幅值，即0和I。<2>试验对象为单个IGBT模块，进行多波次试验时，触发脉冲为多个脉冲，其脉冲宽度为lms，脉冲间隔时间为f IOms ;如图4所示，为多波次试验方式脉冲图，其横轴为时间(t)，纵轴为开关量的幅值，即0和I。<3>试验对象为两个IGBT�？椋械ゲù问匝榛蚨嗖ù问匝槭保シ⒙龀逦喔雎龀澹渎龀蹇矶任�10ms，脉冲间隔时间为2(Tl00ms。如图5所示，为多摸块试验方式脉冲图，其横轴为时间(t)，纵轴为开关量的幅值，即0和I。(4)闭合试品阀放电开关，使试品阀中的电容放电，试验结束。本发明设计的试验电路用于子模块过流试验的试验触发机制，用于对子�？榈南喙刂副杲胁馐裕梢匝≡竦牡ツ？榉绞�、双�？�(多�？�)方式进行试验，同时可以选择单脉冲和多脉冲触发模式。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统，其特征在于，所述系统包括上位机、试验控制器和过流关断试验装置； 所述上位机通过CAN总线和试验控制器通信，通信速率为1Mbps，用于监视子模块试验状态、设置试验方式和试验参数以及操作试验过程； 所述试验控制器通过CAN总线和上位机通信，接收上位机下发的试验方式和试验参数,根据试验要求生成子�？楣魇匝榈拇シ⑹毙蚵龀澹� 所述试验控制器和过流关断试验装置中试品阀的子模块控制器之间采用光纤通信，每一个子�？榭刂破骱褪匝榭刂破髦涞耐ㄐ殴庀宋礁桓⑺凸庀耍涣硪桓邮展庀耍ㄐ判椴捎肏DLC通信方式，协议为IEC60044-8 ； 所述子�？榭刂破鞲涸鸶菔匝榭刂破鞣⑺凸吹目刂泼睿刂谱幽？橹蠭GBT�？榈目ê凸囟�。
2.如权利要求1所述的触发时序系统，其特征在于，所述过流关断试验装置包括过试品阀、负载回路、充电电源和控制器；所述试品阀、负载回路和充电电源依次连接；所述试验控制器用于控制试品阀和负载回路。
3.如权利要求1所述的触发时序系统，其特征在于，所述试品阀包括串联的第一子�？楹偷诙幽？椋� 所述第一子�？榘↖GBT�？門n、IGBT模块T12、晶闸管T1和电容Csmi ;所述IGBT�？門11和所述IGBT模块T12串联后与所述电容Csmi并联，所述晶闸管T1和所述IGBT�？門12并联； 第二子�？榘↖GBT�？門21、IGBT�？門22、晶闸管T2和电容Csm2 ;所述IGBT�？門2i和所述IGBT�？門22串联后与所述电容Csm2并联，所述晶闸管T2和所述IGBT�？門22并联； 串联的IGBT�？門11和IGBT�？門12的中间点引出端子，为第一子�？榈母哐故涑龆薃11 ； 串联的IGBT�？門21和IGBT�？門22的中间点和所述IGBT模块T12连接，并引出端子，为第二子�？楦哐故涑龆薃21; 所述电容Csm2的正极引出端子，为第二子模块电容高压端A12 ； 所述电容Csm2的负极引出端子，为第二子�？榈脱故涑龆薃22 ； 所述IGBT�？門n、IGBT�？門12、IGBT�？門21和IGBT模块T22均包括反并联的二极管和IGBT器件。
4.如权利要求2所述的触发时序系统，其特征在于，所述负载回路包括切换开关Kn、切换开关Kt2、负载支路I和负载支路II ； 所述负载支路I与负载支路II并联后两端引出端子，分别为B1和B2 ;端子B1和B2分别接切换开关Kn和切换开关Kt2 ;所述切换开关Kn选择第一子�？榈母哐故涑龆薃11或第二子�？榈缛莞哐苟薃21 ;所述切换开关Kt2选择第二子�？楦哐故涑龆薃12或第二子�？榈脱故涑龆薃22。
5.如权利要求4所述的触发时序系统，其特征在于，所述负载支路I包括串联的开关!^和负载电抗器L1 ； 所述负载支路II包括串联的开关K2和负载电抗器L2。
6.如权利要求2所述的触发时序系统，其特征在于，所述充电电源与负载支路I并联，其正极与切换开关Kn连接，负极接地后与所述第二子�？榈脱故涑龆薃22连接。
7.—种MMC阀过流关断试验的触发时序系统的试验方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 (1)根据选择的试验方式选择试验装置的接线方式，装置接线完毕后，上位机设置对应的试验方式和试验参数； (2)将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电； (3)试验控制器进入试验脉冲发生阶段，根据设定的试验方式和接线方式产生触发脉冲； (4)闭合试品阀放电开关，使试品阀中的电容放电，试验结束。
8.如权利要求7所述的试验方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将试品阀和负载回路分别与充电电源连接，为试品阀充电包括将切换开关Kn与试品阀第一子�？榈奈叛故涑龆肆樱谢豢豄t2与试品阀第二子�？榈牡脱故涑龆肆樱度氤涞缁芈罚云贩У牡谝蛔幽？楹偷诙幽？槌涞纾敝潦匝橐蟮缪购蠖峡銮谢豢豄n和所述切换开 Kj2。
9.如权利要求7所述的试验方法，其特征在于，所述步骤(3)中，试验方式和接线方式选择试品阀为试验对象，并将负载回路的切换开关对应改动，试验方式和接线方式包括 ①若试验对象为所述试品阀的第一子�？樯瞎躀GBT�？門11,切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子模块的电容高压端A11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈母哐故涑龆薃21连接；触发脉冲对第二子�？樯瞎躀GBT�？門11触发； ②若试验对象为所述试品阀的第二子�？橄鹿躀GBT�？門22,切换开关Kn使端子B1与试品阀第二子模块高压输出端A12连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子�？榈脱故涑龆薃21连接；触发脉冲对第二子�？橄鹿躀GBT�？門22触发； ③若试验对象为所述试品阀的第一个子�？橄鹿躀GBT�？門12和第二子�？樯瞎躀GBT�？門21，切换开关Kn使端子B1与试品阀第一子�？榈母哐故涑龆薃11连接，切换开关Kt2使端子B2与试品阀第二子模块低压输出端A22连接；触发脉冲对第一个子�？橄鹿躀GBT�？門12和第二子�？樯瞎躀GBT模块T21触发。
10.如权利要求7所述的试验方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述试验控制器根据步骤(2)中的试验方式和接线方式产生所需的触发脉冲；生成的触发脉冲根据下述脉冲宽度设定 <1>试验对象为单个IGBT�？椋械ゲù问匝槭保シ⒙龀逦ジ雎龀澹渎龀蹇矶任� IOms ； <2>试验对象为单个IGBT�？椋卸嗖ù问匝槭保シ⒙龀逦喔雎龀澹渎龀蹇矶任狪ms,脉冲间隔时间为IOms ； <3>试验对象为两个IGBT�？椋械ゲù问匝榛蚨嗖ù问匝槭保シ⒙龀逦喔雎龀澹渎龀蹇矶任�10ms，脉冲间隔时间为2(Tl00ms。
全文摘要
本发明涉及一种MMC阀过流关断试验的触发时序系统及其试验方法，系统包括上位机、试验控制器和过流关断试验装置；上位机通过CAN总线和试验控制器通信，用于监视子�？槭匝樽刺�、设置试验方式和试验参数以及操作试验过程；试验控制器通过CAN总线和上位机通信，并生成子�？楣魇匝榈拇シ⑹毙蚵龀澹皇匝榭刂破骱褪云贩У淖幽？榭刂破髦洳捎霉庀送ㄐ牛恳桓鲎幽？榭刂破骱褪匝榭刂破髦涞耐ㄐ殴庀宋礁ㄐ判椴捎肏DLC通信方式；子�？榭刂破鞲涸鸶菔匝榭刂破鞣⑺凸吹目刂泼睿刂谱幽？橹蠭GBT的开通和关断。本发明使子�？榈腎GBT子�？橥贝シⅲ匝橹ぷ幽？槭欠窬哂惺侗鸪龅鼻按τ谥蓖ㄗ刺⒈账幽？椋佣Ｖぷ幽？楸旧淼陌踩浴�
文档编号G01R31/14GK103063888SQ20121054152
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者谢敏华, 杨岳峰, 高阳, 王韧秋, 姜喜瑞, 何维国, 包海龙 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 上海市电力公司, 国家电网公司
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