专利名称：并联的大功率高压试验用变频电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种电力系统技术领域的装置，具体是一种双机并联、可用于IOOOkV电压等级以下GIS的现场交流耐压试验、500kV电压等级以下主变的无局放试验以及长距离电缆的交流耐压试验的无局放变频电源。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，电力输送的电压等级越来越高、其容量也越来越大，因此对输配电设备和传输电缆的可靠性提出了更高的要求，也对其进行交流耐压试验用的变频电源的容量以及功率提出了更高的要求。现在国内市场上有的单台变频电源的容量已经无法满足此类输配电设备和传输电缆的试验，即使有用并联式的变频电源，但由于系统环流或者输出不同步的原因，使得并联使用的变频电源并不稳定，甚至还会影响到系统的稳定性。对现有技术文献检索发现，中国专利文献号CN202103582U，公告日2012_01_04，记载了一种“并联式无局部放电变频升压电源装置”，公开了一种并联的变频升压电源装置，采用了两台变频电源的输出端分别接到单台励磁变压器的两输入绕组实现的并联模式，实现了电源功率的叠加。但是上述技术并未涉及到当两台变频电源输出不同步时对励磁变压器原边会产生较大的直流励磁，当直流励磁很大时，励磁变压器原边会发生涌流，铁芯饱和，严重时励磁变压器会发生烧毁，系统崩溃，会危及到对人、设备甚至电网的安全，并且该技术无法实现两台变频器之间的任何一台发生故障时的补救控制方法，因此，在变频电源的并联模式上，一定要解决两台变频电源的输出不同步性和环流的问题。中国专利文献号CN102545640A，
公开日:20120704，记载了一种“柔性变频装置”，该技术由两台高压变频器构成，其中的一台用作于主变频器，其余的用作于从变频器，主变频器的逆变回路的输出端通过联锁开关QF3，同步电抗L与各从高压变频器的逆变回路的输出端连接，主变频器通过联锁开关QFl与各从变频器的逆变回路互相串联，各从变频器的逆变回路的中心点侧端点通过联锁开关QF2连接，联锁开关QF2闭合时，构成各逆变回路的中心点，主变频器中的控制器与从变频器中的控制器建立通讯连接，主变频器中的控制器发出调制信号，对主变频器和从变频器实行控制，使各变频器在空间矢量PWM调制控制上保证一致，以保证主、从变频器的输出频率、输出电压、相位一致。但该技术并未涉及到主从变频电源之间的光纤通讯会由于传输信号种类太多，易造成主从控制器的误解码，甚至会造成IGBT的误触发，发生炸管等事故，同时此专利也未提及当主从变频器之间的任何一台变频电源的IGBT发生故障时如未采取相应的控制方法或因光纤通讯误解码的原因会导致的IGBT烧毁等事故，因此，两台变频电源的并联在控制方式的选择上一定要考虑全面。
实用新型内容本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种并联的大功率高压试验用变频电源，采用主变频电源控制以及主从变频电源之间IGBT驱动信号光纤传输的技术，避免了由于两台或多台电源并联运行时光纤通信传输信号量大而造成主变频电源控制器的误解码的问题，使得多台并联的变频电源输出电压的不同步性控制在Iy S内，既提高了多个变频电源输出的同步性，又解决了多个电源输出之间的环流问题，同时通过对主、从变频电源之间设置保护信号，解决了现有技术中对多台变频电源发生故障时无法实现补救操作的缺陷。本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括:两组或多组并联的带有限流电抗器的变频电源，其中:主变频电源的输出端与主限流电抗器的输入相连并传输主变频电源输出的电压和电流信号，从变频电源的输出端与从限流电抗器的输入端相连并传输从变频电源输出的电压和电流信号，主限流电抗器的两个输出端与从限流电抗器的两个输出端相连并传输并联后的变频电源的电压与电流，两个并联后的限流电抗器的输出端与待测励磁变压器的原边相连接，主变频电源的光纤口与从变频电源的光纤口直接相连并传输IGBT的驱动信号以及保护信号实现驱动信号零延时传输。所述的驱动信号零延时传输是指:通过光纤并联回路传输IGBT的驱动信号以及保护信号，即主变频电源的光纤发送端口与从变频电源的光线接收端口相连并传输IGBT驱动信号；从变频电源的光纤发送端口与主变频电源的接收端口相连并传输保护信号。所述的变频电源内置有:电光/光电转换模块组、用于采集所有从变频电源的反馈信号以及并联系统升压参数的控制器以及由分路模块和多路保护信号处理模块组成的并联信号处理模块，其中:从变频电源的控制器设置为关闭状态，主变频电源控制从变频电源的运行，主变频电源的控制器输出一路IGBT驱动信号，经过分路模块将该IGBT驱动信号分为多路并经过电光/光电转换模块组生成多路光纤信号并分别传输至主变频电源与各从变频电源；多路保护信号处理模块接收来自各个从变频电源的IGBT模块输出的保护信号，经过逻辑判断后在发生故障时生成中断信号并输出至主变频电源的控制器，当主变频电源的控制器检测到有中断信号发生时，立即停止所有电源的输出并自动分闸，根据收到的中断信号进行具体从变频电源的故障保护判断，并显示于液晶屏上。所述的限流电抗器用来防止电流的突变，抑制了主从变频电源之间产生的环流，对主从变频电源以及试品都起到保护作用，该电抗器为50iiH单相电抗器；所述的多路光纤信号包括:主变频电源发送给主、从变频电源的IGBT驱动信号以及由IGBT传输回来的保护信号。所述的并联信号处理模块将主变频电源发出的IGBT驱动信号经过电光转换后通过电光/光电转换模块组分路为N路，N为变频电源总数，其中一路发送给主变频电源，剩下的N-1路驱动信号发送给各从变频电源，以保证主从变频电源发出的IGBT驱动信号的同步性。所述的保护信号是指:当主、从变频电源中任何一台电源的IGBT发生如过电流、温度异常以及电压上升太快故障时发出的报警信号，该保护信号在IGBT正常工作时为低电平，当IGBT发生工作异常时则从低电平变为高电平。所述的多路保护信号处理模块接收N个变频电源的IGBT模块的保护信号，N为变频电源总数，经逻辑判断后在发生故障时发出中断信号至主变频电源的控制器，此时异常的变频电源的IGBT模块已经停止输出，主变频电源的控制器一旦收到中断信号则停止所有电源的输出并自动分闸，并根据中断信号判断发生故障的从变频电源。[0015]所述的中断信号为一个十六进制的0x0000字符，当中断字符为0x01时，为主变频电源IGBT异常；当中断字符为OxOi时，为第1-Ι号从变频电源的IGBT异常，i为N以内的自然常数；当中断字符为Oxf I时，为变频电源过流保护；当中断字符为Oxf 2时，为变频电源的过压保护；当中断字符为0xf3时，为变频电源的缺相保护；当中断字符为0xf4时，为变频电源的放电保护。本实用新型通过以下方式进行工作:当系统上电开机时，主从变频电源均首先进行自检，确认系统无故障和无报警时方能进行操作。自检完成后，主变频电源的控制电路向从变频电源发送控制信号以及驱动信号，在运行过程中，当主从变频电源中任何一台变频电源有异常均向主变频电源发送保护信号，主变频电源响应保护，切断输出；主变频电源显示两台电源的运行状态和保护状态，限流电抗器并联后连接到负载，向负载提供试验电压和电流。技术效果本实用新型通过将两台变频电源并联使用，实现了功率和容量提升，满足了大功率耐压试验的需求，且每单台电源结构控制方式不变，并且省去一台电源的控制，将其中一台作为主机，主机负责控制主从机两台变频电源的IGBT输出、控制信号的发出以及两台电源的保护；本实用新型采用主变频电源控制和增加单相限流电抗器的技术，使得主、从变频电源输出分别与相应的单相限流电抗器连接，两台变频电源的并联通过单相限流电抗器的输出端并联来实现，最后接到励磁变压器的原边，这样既实现了并联后变频电源装置容量和功率的提升，又解决了励磁变压器两原边会由于输入的不同步而导致的涌流和铁心饱和等现象，同时还包括以下技术效果:I)可以实现任何一台电源故障时，所有电源都立即停止工作并分闸，并经过主电源的程序判断，显示为何种保护，保护了设备、系统甚至电网的安全；2)通过将两台无局放电源的并联使用，并联后的两台电源仍满足无局放的要求，经测试，并联后的主从变频电源的局放量为5Pc，使得500kV电压等级以下主变的无局放试验得以顺利进行；3)通过主从机IGBT驱动信号米用光纤传输的方式,将一路驱动信号分为N路,其中一路发送给主变频电源，剩下的N-1路驱动信号发送给各从变频电源，实现了不同变频电源之间的IGBT模块并联，解决了国内试验电源行业内IGBT并联的同步性问题，将两台变频电源并联后的电源输出同步性得到了有效控制，经测试，两变频电源输出的同步性控制在了 1μ s以内；4)变频电源输出端口接限流电抗器，抑制两台变频电源之间产生的环流，同时对输出波形进行滤波，改善了变频电源的输出波形质量；5)主从变频电源内部的结构一样，任意一台均可单独使用，并在不同的并联试验条件下任何一台均可作为主变频电源工作，不存在必须使用指定的一台变频电源作为主变频电源。
图1为本实用新型系统结构示意图。[0026]图2为单台变频电源结构示意图。图3为主变频电源的异常保护判断流程图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，本电源包括:主变频电源1、从变频电源2、光纤并联回路3、主限流电抗器4和从限流电抗器5，其中:主变频电源I和从变频电源2之间通过光纤并联回路3连接，主变频电源I的控制电路通过光纤并联回路3向从变频电源2发送控制信号以及驱动信号，从变频电源2向主变频电源I发送保护信号，主变频电源I的液晶屏显示两台电源的运行和保护。主变频电源I的输出端outl接主限流电抗器4的输入端INl，主变频电源I的输出端out2接主限流电抗器4的输入端IN2 ;从变频电源2的输出端outl接从限流电抗器5的输入端IN1，从变频电源2的输出端out2接从限流电抗器5的输入端IN2 ;主限流电抗器4的输出端al与从限流电抗器5的输出端a2相连作为正极输出端0+ ;主限流电抗器4的输出端xl与从限流电抗器5的输出端x2相连作为负极输出端O-;正极输出端0+与负极输出端O-接负载。所述的光纤并联回路3采用多组光纤传输线组成，主要传输主变频电源的驱动信号和控制信号，以及从变频电源向主变频电源传输的保护信号，以3根为一组，即如果是两台电源并联则需要两组光纤，如是N组并联，则需要2N组光纤；所述的限流电抗器4与限流电抗器5主要是抑制电流的突变，参数相同，用来向负载传输试验电压和试验电流。如图2所示，所述的变频电源内置有:电光/光电转换模块组、用于采集所有从变频电源的反馈信号以及并联系统升压参数的控制器以及由分路模块和多路保护信号处理模块组成的并联信号处理模块，其中:从变频电源的控制器设置为关闭状态，主变频电源控制从变频电源的运行，主变频电源的控制器输出一路IGBT驱动信号，经过分路模块将该IGBT驱动信号分为多路并经过电光/光电转换模块组生成多路光纤信号并分别传输至主变频电源与各从变频电源；多路保护信号处理模块接收来自各个从变频电源的IGBT模块输出的保护信号，经过逻辑判断后在发生故障时生成中断信号并输出至主变频电源的控制器，当主变频电源的控制器检测到有中断信号发生时，立即停止所有电源的输出并自动分闸，根据收到的中断信号进行具体从变频电源的故障保护判断，并显示于液晶屏上。如图3所示，所述的中断信号为一个十六进制的0x0000字符，当中断字符为0x01时，为主变频电源IGBT异常；当中断字符为OxOi时，为第1-Ι号从变频电源的IGBT异常，i为N以内的自然常数；当中断字符为Oxfl时，为变频电源过流保护；当中断字符为0xf2时，为变频电源的过压保护；当中断字符为Oxf3时，为变频电源的缺相保护；当中断字符为0xf4时，为变频电源的放电保护。本实施具体通过以下方式进行工作:当系统上电开机时，主从变频电源均首先进行自检，确认系统无故障和无报警时方能进行操作。自检完成后，主变频电源的控制电路向从变频电源发送控制信号以及驱动信号，在运行过程中，当主从变频电源中任何一台变频电源有异常均向主变频电源发送保护信号，主变频电源响应保护，切断输出；主变频电源显示两台电源的运行状态和保护状态，限流电抗器并联后连接到负载，向负载提供试验电压和电流。
权利要求1.一种并联的大功率高压试验用变频电源，其特征在于，包括:两组或多组并联的带有限流电抗器的变频电源，其中:主变频电源的输出端与主限流电抗器的输入相连并传输主变频电源输出的电压和电流信号，从变频电源的输出端与从限流电抗器的输入端相连并传输从变频电源输出的电压和电流信号，主限流电抗器的两个输出端与从限流电抗器的两个输出端相连并传输并联后的变频电源的电压与电流，两个并联后的限流电抗器的输出端与待测励磁变压器的原边相连接，主变频电源的光纤口与从变频电源的光纤口直接相连并传输IGBT的驱动信号以及保护信号实现驱动信号零延时传输； 所述的驱动信号零延时传输是指:通过光纤并联回路传输IGBT的驱动信号以及保护信号，即主变频电源的光纤发送端口与从变频电源的光线接收端口相连并传输IGBT驱动信号；从变频电源的光纤发送端口与主变频电源的接收端口相连并传输保护信号； 所述的变频电源内置有:电光/光电转换模块组、用于采集所有从变频电源的反馈信号以及并联系统升压参数的控制器以及由分路模块和多路保护信号处理模块组成的并联信号处理模块，其中:从变频电源的控制器设置为关闭状态，主变频电源控制从变频电源的运行，主变频电源的控制器输出一路IGBT驱动信号，经过分路模块将该IGBT驱动信号分为多路并经过电光/光电转换模块组生成多路光纤信号并分别传输至主变频电源与各从变频电源；多路保护信号处理模块接收来自各个从变频电源的IGBT模块输出的保护信号，经过逻辑判断后在发生故障时生成中断信号并输出至主变频电源的控制器，当主变频电源的控制器检测到有中断信号发生时，立即停止所有电源的输出并自动分闸，根据收到的中断信号进行具体从变频电源的故障保护判断，并显示于液晶屏上。
2.根据权利要求1所述的并联的大功率高压试验用变频电源，其特征是，所述的限流电抗器用来防止电流的突变，抑制了主从变频电源之间产生的环流，对主从变频电源以及试品都起到保护作用，该电抗器为50 μ H单相电抗器。
3.根据权利要求1所述的并联的大功率高压试验用变频电源，其特征是，所述的并联信号处理模块将主变频电源发出的IGBT驱动信号经过电光转换后通过电光/光电转换模块组分路为N路，N为变频电源总数，其中一路发送给主变频电源，剩下的N-1路驱动信号发送给各从变频电源，以保证主从变频电源发出的IGBT驱动信号的同步性。
4.根据权利要求1所述的并联的大功率高压试验用变频电源，其特征是，所述的保护信号是指:当主、从变频电源中任何一台电源的IGBT发生如过电流、温度异常以及电压上升太快故障时发出的报警信号，该保护信号在IGBT正常工作时为低电平，当IGBT发生工作异常时则从低电平变为高电平。
5.根据权利要求1所述的并联的大功率高压试验用变频电源，其特征是，所述的多路保护信号处理模块接收N个变频电源的IGBT模块的保护信号，N为变频电源总数，经逻辑判断后在发生故障时发出中断信号至主变频电源的控制器，此时异常的变频电源的IGBT模块已经停止输出，主变频电源的控制器一旦收到中断信号则停止所有电源的输出并自动分闸，并根据中断信号判断发生故障的从变频电源。
专利摘要一种电力系统技术领域的并联的大功率高压试验用变频电源，包括两组或多组并联的带有限流电抗器的变频电源；本实用新型避免了由于两台或多台电源并联运行时光纤通信传输信号量大而造成主变频电源控制器的误解码的问题，使得多台并联的变频电源输出电压的不同步性控制在1μs内，既提高了多个变频电源输出的同步性，又解决了多个电源输出之间的环流问题，同时通过对主、从变频电源之间设置保护信号，解决了现有技术中对多台变频电源发生故障时无法实现补救操作的缺陷。
文档编号H02H7/12GK203039594SQ20122073462
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者李刚, 董建伟, 张志英, 刘彬, 郭晓林 申请人:思源电气股份有限公司