一種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測主電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電容器性能測試技術領域，具體涉及一種柔性直流輸電專用電容器紋 波電流檢測主電路。
【背景技術】
[0002] 柔性直流輸電是構建智能電網的重要裝備，與傳統方式相比，柔性直流輸電在孤 島供電、城市配電網的增容改造、交流系統互聯、大規模風電場并網等方面具有較強的技術 優勢，是改變大電網發展格局的戰略選擇（見《柔性直流輸電技術基礎理論研究》）。而此 項目中所需求的電容器也有其獨特的特點：高電壓、大容量、大電流。為了對電容器的過電 流能力進行衡量，需要通過相應的測試設備對其進行測試試驗，這項技術就是為了評價電 容器的過流能力的一項技術（見GB/T17702)。
[0003] 現有的測試技術主要有如下幾種：
[0004] 其一，利用50Hz正弦波交流替代紋波電流。這種測試方法有如下幾個缺點：第一， 電容器在真正的運行過程中，通過的電流并非50Hz的交流正弦波，而是頻率500Hz~6kHz， 甚至個別的達到20kHz的中頻或高頻紋波，而這兩種不同頻率的紋波電流作用在電容器上 面造成的效果是不同的，頻率越高在相同的有效電流下，電容器所產生的溫升越高。所以， 這種方法雖然在有效電流的顯示相同，但與實際存在差距，實驗數據可參照性不強。第二， 如果施加交流電壓，在實驗過程中，實際施加在電容器兩端的有效電流不高，往往低于此類 電容器的直流母線電壓。以1200Vdc-800yF產品為例，要求紋波電流為70A，那么如果施 加交流的話，交流電壓的有效值只有278. 7Vac，這個電壓遠遠低于了電容器的額定電壓值 1200Vdc，那么在實驗過程中就無法同時考核電壓對其的影響。
[0005] 其二，利用變頻電源提供提供電流。這種方法克服了上述方法頻率不同的問題，變 頻電源可以提供任意頻率的紋波電流，但上述的第二個缺點依然存在，無法同時兼顧電流 和電壓的雙重考核。另外，變頻電源在輸入端是220V或380V的交流輸入，而輸出卻是高頻 紋波，那么在實驗過程中，由于輸出端的電流值較大，造成輸入端的輸入電流過大，變頻電 源的輸入功率受到限制。大功率變頻電源的造價成本又過于高。所以，此種方法對于容量 較小、電壓較低的電容器來說尚可，但稍微增加些容量則不能滿足。
[0006] 其三，直接裝配在輸電設備上進行試驗。這種方法克服了上述兩種方法的所有缺 點，并且真實地反應了電容器的實際工作狀態。但是它的缺點更多：首先，造價更高，確切 地說它并不是一個實驗設備，而是實際設備，拿實際設備來進行試驗，這些實際設備都是電 力設施，動輒幾十萬上百萬，即使把單個配電柜拿出來進行試驗，造價也得幾十萬；其次，實 驗范圍窄，只能實驗一種電容器，因為不同的電容器有不同的外形尺寸，不同的安裝方式， 在設備上必須給定不同固定支架，但是設備既然已經做好，所有的框架已經不可能更改，那 么其它規格的電容器就無法放到此臺設備上進行試驗，即使體積相同，那么因為容量和電 壓的不同也無法給出不同的電流值；再次，試驗成本高，實際的設備功率和容量均按實際設 計，那么所需的往往是多組，數量較多，每做一次試驗均需配備多組的電容器來進行；再次， 此種試驗方法無法試驗得出電容器的工作余量，設備所做的實驗只能測試到實際運行過程 中的最高值，而非電容器技術要求的最高值，而技術要求的最高值往往大于實際運行過程 中的最高值，這是設備的設計人員預留的安全系數；再次，因為是試驗設備，那么在實驗的 過程中，難免會有失效的現象，而一旦出現失效的現象，會對此設備的其它部件造成損害， 造成損失。
【發明內容】
[0007] 針對上述現有技術中提到的不足，本發明的目的是提供一種可用于對不同規格電 容器進行紋波電流檢測，檢測涵蓋范圍寬，檢測更準確，成本低的一種柔性直流輸電專用電 容器紋波電流檢測主電路。
[0008] 為實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案如下：
[0009] -種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測主電路，包括電源模塊、保護模塊、第 一整流橋、第二整流橋、交流發生器和放電模塊，電源模塊經保護模塊后分為兩路，一路經 調壓器和升壓器后與第一整流橋連接，第一整流橋的一個輸出端al作為待檢測電容器的 一個接入端cl;另一路經降壓器后與第二整流橋連接，第二整流橋與交流發生器連接，交 流發生器與第二整流橋相連的一端與第一整流橋的另一輸出端a2連接；交流發生器的另 一端作為待檢測電容器的另一個接入端c2,放電模塊連接在接入端cl和接入端c2之間。 第一整流橋輸出的直流電流施加到待測電容器C3上，交流發生器的電阻抗L1產生的紋波 電流附加到待測電容器C3上對待測電容器C3進行紋波電流檢測。
[0010] 所述電源模塊包括兩路電源，分別為380V三相交流電源和220V單相交流電源。
[0011] 所述保護模塊包括手動開關K1、接觸器J1的常開輔助觸頭、預充電電阻R1和接觸 器J2常開輔助觸頭，手動開關K1的一端分別與380V三相交流電源和220V單相交流電源 連接，手動開關K1的另一端與接觸器J1的常開輔助觸頭和預充電電阻R1依次串聯連接， 接觸器J2常開輔助觸頭與預充電電阻R1并聯連接，預充電電阻R1的另一端分為兩路，一 路經調壓器和升壓器后與第一整流橋連接，另一路經降壓器與第二整流橋連接。
[0012] 所述調壓器為380V/380V自耦調壓器，所述升壓器為380V/850V升壓器， 380V/380V調壓器的一次側與預充電電阻R1的另一端連接，380V/380V調壓器的二次側與 380V/850V升壓器的一次側連接，380V/850V升壓器的二次側與第一整流橋連接，第一整流 橋的一個輸出端al作為待檢測電容器C3的一個接入端cl;第一整流橋的另一輸出端a2與 交流發生器的一端連接。380V/380V自耦調壓器用于調整第一整流橋的輸出電壓，使待測電 容器C3的直流電壓達到需求電壓。
[0013] 在第一整流橋的一個輸出端al和第一整流橋的另一輸出端a2之間連接有第二電 容器C2,第二電容器C2-方面防止尖峰電壓損壞第二整流橋，另一方面防止直流母線出現 電壓波動。
[0014] 所述降壓器為380V/75V降壓器，380V/75V降壓器的一次側與與預充電電阻R1的 另一端連接，380V/75V降壓器的二次側與第二整流橋連接，第二整流橋的一端bl與交流發 生器連接，第二整流橋的另一端b2接地；交流發生器與第二整流橋相連的一端與第一整流 橋的另一輸出端a2連接，交流發生器的另一端作為待檢測電容器C3的另一個接入端c2。
[0015] 在第二整流橋的一個輸出端bl和第一整流橋的另一輸出端b2之間連接有第一電 容器C1，第一電容器Cl一方面防止尖峰電壓損壞第一整流橋，另一方面防止由于過電壓損 壞第一絕緣柵雙極型晶體管Q1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2。
[0016] 所述交流發生器包括第一絕緣柵雙極型晶體管Q1、第二絕緣柵雙極型晶體管Q2、 第一二極管D1、第二二極管D2和電抗器L1，第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的集電極C與第 二整流橋的輸出端bl連接，第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的發射極E與第一二極管D1的負 極連接，第一二極管D1的正極接地；第二二極管D2的負極與第一絕緣柵雙極型晶體管Q1 的集電極C連接，第二二極管D2的正極與第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極C連接，第 二絕緣柵雙極型晶體管Q2的發射極E接地并作為待檢測電容器C3的另一個接入端c2,電 抗器L1連接在第一絕緣柵雙極型晶體管Q1的發射極E1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的 集電極C之間。
[0017] 所述放電模塊包括開關K2和電阻R2,開關K2和電阻R2串聯連接后連接在接入端 cl和接入端c2之間。當待測電容器C3測試完成后，通過電阻R2進行放電，當待測電容器 C3的電壓降低至100V時，待測電容器C3和第二電容器C2并聯通過電阻R2放電。
[0018] 本發明電源模塊通過調壓器、升壓器和第一整流橋給待測電容器一個母線電壓， 然后在母線電壓上面再疊加一個由交流發生器中的電抗器產生的不同頻率的紋波電流，對 待測電容器的性能進行檢測，使得測試環境更接近待測電容器實際使用的環境。能更準確 地提供給使用廠家實驗數值，以便設備的設計人員更準確地進行設備設計。直流電容器真 正在電路中時，其所承受的是母線電壓加上紋波電壓，紋波電流來源于紋波電壓。而本發明 就是模擬這種工作狀態，使用第一整流橋提供不變的直流電壓，通過控制第一絕緣柵雙極 型晶體管Q1和第二絕緣柵雙極型晶體管Q2的通斷，電抗器產生紋波電流和電壓。本發明可 以根據廠家的不同需求進行頻率的設置，能夠適應于各種規格的電容器，并且能夠針對一 種規格進行多個電氣環境和多個自然環境進行試驗對比。本發明涵蓋范圍寬，母線電壓的 最高值能夠達到5000VDC，紋波電流的最大值能夠達到900A，基本上能夠涵蓋80%以上的 直流應用類電容器，包括直流支撐、柔直等等。能偶實現不同規格電容器的紋波電流實驗， 更準確評價電容器的過電流能力，提供給用戶更準確的實驗數據的支持。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的原理框圖。
[0020] 圖2為本發明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合圖1-2對實施例進行具體說明。
[0022] 實施例1 :如圖1-2所示，一種柔性直流輸電專用電容器紋波電流檢測主電路，包 括電源模塊1、保護模塊2、第一整流橋5、第二整流橋8、交流發生器6和放電模塊7。
[0023] 所述電源模塊1包括兩路電源，分別為380V三相交流電源和220V單相交流電源。
[0024] 所述保護模塊2包括手動開關K1、接觸器J1的常開輔助觸頭、預充電電阻R1和 接觸器J2常開輔助觸頭，手動開關K1的一端分別與380V三相交流電源和220V單相交流 電源連接，手動開關K1的另一端與接觸器J1的常開輔助觸頭和預充電電阻R1依次串聯連 接，接觸器J2常開輔助觸頭與預充電電阻R1并聯連接，預充電電阻R1的另一端分為兩路， 一路經調壓器3和升壓器4后與第一整流橋5連接，另一路經降壓器9與第二整流橋8連 接。
[0025] 所述調壓器3為380V/380V自耦調壓器，所述升壓器4為380V/850V升壓器。 380V/380V調壓器的一次側與預充電電阻R1的另一端連接，380V/380V調壓器的二次側與 380V/850V升壓器的一次側連接，3