一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法
【專利說明】
[0001 ] 技術領域:
本發明屬于大功率變流器電源控制技術領域，涉及一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法。
[0002]【背景技術】:
ITER(國際熱核聚變實驗堆)計劃是當今世界最大的國際科技合作計劃。PF(極向場)變流器電源是ITER重要的子系統之一，為等離子體的產生、約束、維持、加熱以及等離子體電流、位置、形狀、分布和破裂的控制，提供必要的工程基礎和控制手段。
[0003]ITER PF變流器電源是當今世界上功率最大，運行模式最為復雜的特種電源系統。單臺變流器額定電流±55kA，額定電壓±1.05kV，可以實現四象限運行。共有14套四象限變流器電源向6個PF超導線圈供電，其中PF2-PF5，這四個超導線圈的電源均由三臺四象限大功率變流器串聯組成。大功率變流器三臺串聯運行的啟動對電源安全可靠的運行至關重要。安全可靠的啟動方法可以保證工作時及時的向超導線圈提供電能，同時避免因變流器啟動不成功造成過電壓而損壞設備。
[0004]由于兩臺變流器串聯可以同時啟動而不至于承受過壓損壞設備，所以目前僅有針對兩臺變流器串聯運行過程中的順序控制方法，還沒有涉及兩臺變流器串聯運行安全可靠的啟動方法。更沒有針對大功率變流器多臺串聯運行的啟動方法的詳細研究。多臺變流器串聯運行時，如果啟動不同步會直接導致設備過壓損壞。安全可靠的啟動方法對多臺變流器串聯運行極其重要。
[0005]
【發明內容】
:
本發明要解決的技術問題是提供一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，是大功率變流器多臺串聯運行時，安全可靠的啟動方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，所述多臺大功率變流器可以實現四象限運行，由同一套控制系統控制，每臺大功率變流器分別并聯一個旁通，各大功率變流器和旁通并聯后作為一個單元，再進行單元間的串聯，最后與阻感性負載串聯;控制系統通過控制觸發電路進行觸發脈沖的發送和封鎖，從而控制大功率變流器和旁通的導通和關斷；其特征在于，包括以下步驟:
(1)在啟動時，先同時啟動任意兩臺大功率變流器，同時啟動與其它未啟動大功率變流器并聯的旁通，形成與兩臺大功率變流器串聯運行的回路；當已啟動的兩臺大功率變流器穩定運行時，逆變啟動第三臺大功率變流器并關閉與其并聯的旁通；
(2)當已啟動的各臺大功率變流器穩定運行時，再逆變啟動下一臺大功率變流器并關閉其并聯的旁通；
(3)重復步驟(2)，直至所有大功率變流器均穩定啟動；
(4)啟動過程結束。
[0007]所述的用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，其特征在于:啟動第三臺及其它未啟動的大功率變流器時，利用旁通輔助回路，實現第三臺及其它未啟動變流器的可靠啟動。
[0008]本發明的有益效果為:
本發明是一種大功率變流器多臺串聯運行時，安全可靠的啟動方法，采用先啟動兩臺大功率變流器的方式，避免了多臺同時啟動時，啟動不同步或因某些變流器啟動不成功而產生過電壓對最后啟動或未啟動的變流器設備造成損壞;本發明啟動快且安全可靠，多臺大功率變流器串聯運行的啟動由變流器中控制器的程序控制，容易實現。
[0009]【附圖說明】:
圖1是三臺變流器串聯運行的拓撲結構。
[0010]圖2是三臺變流器串聯運行的啟動程序流程圖。
[0011]圖3是⑶I單臺變流器的拓撲結構。
[0012]圖4是三臺變流器串聯運行的啟動過程的實驗波形。
[0013]【具體實施方式】:
為了更好地理解本發明的技術方案，以下結合附圖對本發明的實施方式作進一步描述:啟動方案示意圖見圖2。
[0014]如圖1所示，一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，大功率變流器的個數以三臺為例，分別為⑶1、⑶2、⑶3。三相交流電AC經過兩兩并聯的整流變壓器Tl、T2或T3、Τ4或Τ5、Τ6后，向大功率變流器⑶1、⑶2、CU3供電。各大功率變流器⑶1、CU2、CU3分別并聯一個旁通ΒΡ1、ΒΡ2、ΒΡ3。各大功率變流器和旁通并聯后作為一個單元，再進行單元間的串聯，最后與阻感性負載Rd串聯。各變流器及其所并聯的旁通的導通和關斷均由同一控制器I通過觸發電路2來控制。控制器I根據需要控制觸發電路2，當需要開通變流器或者旁通時，觸發電路2發出雙脈沖觸發信號，觸發變流器或者旁通使其導通，反之當需要對變流器進行關斷時，則在相應的時刻封鎖觸發脈沖；啟動方案如圖2，包括以下步驟:
(1)在開始啟動變流器時，首先觸發變流器CUl和CU2，同時觸發旁通ΒΡ3，使變流器CUl和⑶2經過旁通ΒΡ3形成串聯回路；
(2)當變流器CUl和CU2運行至并聯模式趨于穩定時，觸發變流器CU3使其逆變，同時關閉旁通ΒΡ3;
(3)在變流器CUl、CU2和CU3啟動成功運行穩定時，進入串聯順序控制，此時大功率變流器電源三臺串聯運行的啟動過程結束。
[0015]每臺變流器由4個三相全控橋A+、A-、B+、B-共同構成，三相全控橋A+與A-、B+與B-兩兩反向并聯可以實現四象限運行，其中每臺變流器與一個環流電抗器Lp串聯。CUl單臺變流器的詳細拓撲結構圖如圖3虛線框內所示。工作時，經控制器I計算所需的觸發角，發送給觸發電路2，由觸發電路2在相應的時刻輸出脈沖觸發變流器和旁通。每臺變流器的支路和主回路上都有霍爾電流傳感器對電流信號進行測量，測量點的位置已在圖3中標出。測量的電流?目號進入控制器I進行電流的反饋調節，同時電流由米集板卡米集后進入米集計算機，用于數據的存儲和波形的分析。
[0016]圖4是三臺變流器串聯運行的啟動過程的實驗波形，包括12個橋電流和一個負載電流的波形。區間①是首先啟動兩臺變流器的過程，兩臺變流器首先啟動，運行至穩定后第三臺啟動。在第三臺啟動后，三臺變流器進入穩定運行的過程。區間②是三臺變流器順序控制運行的過程。圖4表明，采用該發明，可以安全可靠的啟動三臺變流器，啟動過程任何一臺變流器都不會承受過電壓，啟動安全可靠。該發明采用程序控制，容易實現。
【主權項】
1.一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，所述多臺大功率變流器可以實現四象限運行，由同一套控制系統控制，每臺大功率變流器分別并聯一個旁通，各大功率變流器和旁通并聯后作為一個單元，再進行單元間的串聯，最后與阻感性負載串聯;控制系統通過控制觸發電路進行觸發脈沖的發送和封鎖，從而控制大功率變流器和旁通的導通和關斷;其特征在于，包括以下步驟: (1)在啟動時，先同時啟動任意兩臺大功率變流器，同時啟動與其它未啟動大功率變流器并聯的旁通，形成與兩臺大功率變流器串聯運行的回路；當已啟動的兩臺大功率變流器穩定運行時，逆變啟動第三臺大功率變流器并關閉與其并聯的旁通； (2)當已啟動的各臺大功率變流器穩定運行時，再逆變啟動下一臺大功率變流器并關閉其并聯的旁通； (3)重復步驟(2)，直至所有大功率變流器均穩定啟動； (4)啟動過程結束。2.根據權利要求1所述的用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，其特征在于:啟動第三臺及其它未啟動的大功率變流器時，利用旁通輔助回路，實現第三臺及其它未啟動變流器的可靠啟動。
【專利摘要】本發明公開了一種用于多臺大功率變流器串聯運行的啟動方法，（1）在啟動時，先同時啟動任意兩臺大功率變流器，同時啟動與其它未啟動大功率變流器并聯的旁通，形成與兩臺大功率變流器串聯運行的回路；當已啟動的兩臺大功率變流器穩定運行時，逆變啟動第三臺大功率變流器并關閉其并聯的旁通；（2）當已啟動的各臺大功率變流器穩定運行時，再逆變啟動下一臺大功率變流器并關閉其并聯的旁通；（3）重復步驟（2），直至所有大功率變流器均穩定運行；（4）啟動過程結束。本發明啟動快且安全可靠，多臺大功率變流器串聯運行的啟動由變流器中控制器的程序控制，容易實現。
【IPC分類】H02M1/36
【公開號】CN105553248
【申請號】CN201610066299
【發明人】高格, 陳曉嬌, 傅鵬, 黃連生, 何詩英, 王澤京
【申請人】中國科學院等離子體物理研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月28日