阅读说明：本技术 一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置 (Converter valve voltage-sharing electrode power supply device for scaling test ) 是由 梁家豪 张朝辉 何平 王慧泉 黄永瑞 苏杰和 陶敏 韩坤 毕延河 李志伟 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明的目的是提供一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置,用于对试验系统中的换流阀提供实际运行过程中等效的电压,且幅值、极性均可调节,包括单相整流单元、逆变调压单元、电压类型变换单元,通过设置由两个单向晶闸管和两个二极管组成的整流桥和起滤波作用的电容构成的单相整流单元、由4个IGCT组成的逆变器和变压器构成的逆变调压单元、由双向晶闸管和电容构成的电源类型变换单元所组成的电源装置,当交流电经过整流桥和电容后转变为平稳的直流电,经过逆变器后变为交流电,通过变压器对电压进行调节并输出至电源类型变换单元,控制系统通过施加正向触发脉冲或负向触发脉冲来控制out1与out2之间产生正极性电压或负极性电压。(The invention aims to provide a power supply device for a converter valve voltage-sharing electrode scaling test, which is used for providing equivalent voltage in the actual operation process for a converter valve in a test system, and the amplitude and the polarity of the equivalent voltage can be adjusted, and comprises a single-phase rectification unit, an inversion voltage regulation unit and a voltage type conversion unit, wherein the single-phase rectification unit is composed of a rectification bridge consisting of two unidirectional thyristors and two diodes and a capacitor playing a filtering role, the inversion voltage regulation unit is composed of an inverter consisting of 4 IGCTs and a transformer, and the power supply device is composed of a power supply type conversion unit consisting of a bidirectional thyristor and a capacitor, when alternating current passes through the rectification bridge and the capacitor, the alternating current is converted into stable direct current, the stable direct current passes through the inverter, the stable direct current is regulated by the transformer and is output to the power supply type conversion unit, and the control system controls positive polarity voltage or negative polarity voltage to be generated between out1 and out2 by applying positive trigger pulse .)

一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置

技术领域

本发明属于换流阀均压电极结垢领域，具体涉及一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置。

背景技术

目前，基于电压源换流器的柔性直流输电和基于电流源换流器的常规直流输电工程在国内外均取得了快速发展。换流器是直流输电过程中的核心设备，为保证正常运行，换流阀通常采用去离子水进行冷却，均压电极布置在水冷系统中。

工程运行经验表明，换流阀均压电极长期处于电、水、高温等环境中，由于换流阀中铝散热器的电化学腐蚀作用，在均压电极表面会形成水垢，严重影响换流阀的安全运行。目前对于均压电极结垢的形成机理及防止结垢的有效方法还处于研究阶段。为尽快查找均压电极结垢的原因和形成过程，在实验室搭建一套包括换流阀均压电极在内，与实际工程工况等效的试验系统，利用实验手段来探索均压电极结垢机理。

在实际运行中，不同的换流阀承受的工作电压不同且极性也不同，例如有的换流阀承受高电压，有的承受低电压，有的换流阀承受正电压的直流电，有的则承受负电压的直流电，而现在泛用的220V交流电不能够满足试验系统的电源需要，所以该试验系统的电源模块应可输出与换流阀实际运行过程中等效的电压，且幅值、极性均可调节，提供一种能够输出与换流阀实际运行过程中等效的电压，且幅值、极性均可调节的电源装置是该系统的重要组成部分。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置，用于对试验系统中的换流阀提供实际运行过程中等效的电压，且幅值、极性均可调节。

本发明解决其技术问题的技术方案为：一种换流阀均压电极结垢试验用电源装置，包括交流电源、换流阀，其特征在于，还包括用于将交流电整流为直流电并对整流过的电压进行过滤且具有调节输出电压的单相整流单元、用于将单相整流单元输出的直流电转化为交流电并调节输出电压的逆变调压单元、用于将逆变调压单元输出的交流电转化为不同极性的直流电且可调整输出电压的电压类型变换单元，所述电源的输出端与单相整流单元的输入端连接，所述单相整流单元的输出端与逆变调压单元的输入端连接，所述逆变调压单元的输出端与电压变换单元的输入端连接，所述电压变换单元的输出端与换流阀的输入端了连接。

为了将交流电源输出的交流电整流为平稳的直流电，所述单相整流单元包括由单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2、二极管D1、二极管D2组成的整流桥以及起滤波作用的电容C1，所述晶闸管SCR1的阴极与晶闸管SCR2的阴极连接，所述晶闸管SCR2的阳极与二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与晶闸管SCR1的阳极连接，所述电源的L极连接在二极管D1的阴极与晶闸管SCR1的阳极之间，所述电源的N极连接在晶闸管SCR2的阳极与二极管D2的阴极之间，所述整流桥的输出端与电容C1的输入端连接，所述电容C1的两端为输出端，所述电容C1的输出端与逆变调压单元2的输入端连接。

为了将单相整流单元所输出的直流电转换为交流电后再改变电压幅值，所述逆变调压单元包括由4个IGCT组成的逆变器、变压器，所述逆变器包括IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4，所述IGCT1的阴极与IGCT3的阳极连接，所述IGCT2的阴极与IGCT4的阳极连接，所述IGCT1的阳极与IGCT2的阳极连接、IGCT3的阴极与IGCT4的阴极连接后分别与单相整流单元的输入端连接，所述变压器的初级线圈与逆变器的输出端连接，所述变压器的次级线圈与电压变换单元的输入端连接。

为了将逆变调压单元所输出的交流电转为不同极性的直流电并改变输出电压，所述电压变换单元包括双向晶闸管TRIAC、电容C2，所述双向晶闸管TRIAC的一端与变压器的输出端连接，所述双向晶闸管TRIAC的另一端与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与变压器的另一输出端连接，所述双向晶闸管TRIAC的另一端引出输出线out1，所述电容C2的另一端引出输出线out2，所述变压器的另一输出端引出接地线。

还包括用于控制单相整流单元、逆变调压单元、电压类型变换单元的控制系统，所述控制系统的输出端分别与单相整流单元、逆变调压单元、电压类型变换单元的输入端连接，所述控制系统用于控制单相整流单元中的单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2的触发角、逆变调压单元中的IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4的关断触发角、双向晶闸管TRIAC的触发角。

本发明的有益效果为：通过设置由两个单向晶闸管和两个二极管组成的整流桥和起滤波作用的电容C1构成的单相整流单元、由4个IGCT组成的逆变器和变压器构成的逆变调压单元、由双向晶闸管和电容C2构成的电源类型变换单元所组成的电源装置，当交流电经过整流桥和电容C1后转变为平稳的直流电，经过逆变器后变为交流电，通过变压器对电压进行调节并输出至电源类型变换单元，控制系统通过施加正向触发脉冲或负向触发脉冲来控制out1与out2之间产生正极性电压或负极性电压。

附图说明

图1是本发明的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明包括交流电源、换流阀，其特征在于，还包括用于将交流电整流为直流电并对整流过的电压进行过滤且具有调节输出电压的单相整流单元1、用于将单相整流单元1输出的直流电转化为交流电并调节输出电压的逆变调压单元2、用于将逆变调压单元2输出的交流电转化为不同极性的直流电且可调整输出电压的电压类型变换单元3，所述电源的输出端与单相整流单元1的输入端连接，所述单相整流单元1的输出端与逆变调压单元2的输入端连接，所述逆变调压单元2的输出端与电压变换单元的输入端连接，所述电压变换单元的输出端与换流阀的输入端了连接。

为了将交流电源输出的交流电整流为平稳的直流电，所述单相整流单元1包括由单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2、二极管D1、二极管D2组成的整流桥以及起滤波作用的电容C1，所述晶闸管SCR1的阴极与晶闸管SCR2的阴极连接，所述晶闸管SCR2的阳极与二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与晶闸管SCR1的阳极连接，所述电源的L极连接在二极管D1的阴极与晶闸管SCR1的阳极之间，所述电源的N极连接在晶闸管SCR2的阳极与二极管D2的阴极之间，所述整流桥的输出端与电容C1的输入端连接，所述电容C1的两端为输出端，所述电容C1的输出端与逆变调压单元2的输入端连接。

为了将单相整流单元所输出的直流电转换为交流电后再改变电压幅值，所述逆变调压单元包括由4个IGCT组成的逆变器、变压器，所述逆变器包括IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4，所述IGCT1的阴极与IGCT3的阳极连接，所述IGCT2的阴极与IGCT4的阳极连接，所述IGCT1的阳极与IGCT2的阳极连接、IGCT3的阴极与IGCT4的阴极连接后分别与单相整流单元的输入端连接，所述变压器的初级线圈与逆变器的输出端连接，所述变压器的次级线圈与电压变换单元的输入端连接。

为了将逆变调压单元所输出的交流电转为不同极性的直流电并改变输出电压，所述电压变换单元包括双向晶闸管TRIAC、电容C2，所述双向晶闸管TRIAC的一端与变压器的输出端连接，所述双向晶闸管TRIAC的另一端与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与变压器的另一输出端连接，所述双向晶闸管TRIAC的另一端引出输出线out1，所述电容C2的另一端引出输出线out2，所述变压器的另一输出端引出接地线。

还包括用于控制单相整流单元1、逆变调压单元2、电压类型变换单元3的控制系统，所述控制系统的输出端分别与单相整流单元1、逆变调压单元2、电压类型变换单元3的输入端连接，所述控制系统用于控制单相整流单元1中的单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2的触发角、逆变调压单元2中的IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4的关断及触发角、双向晶闸管TRIAC的触发角。

在实际的运行过程中，交流电首先经过单相整流单元1，在经过单相整流单元1中的由单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2、二极管D1、二极管D2组成的整流桥以及起滤波作用的电容C1后变为平稳的直流电，控制系统通过触发脉冲调节单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2的触发角从而调整电容C1上的电压。

单相整流单元1输出的直流电输出到逆变调压单元2，在经过逆变调压单元2中的由IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4组成的逆变器后变为交流电输出至变压器，变压器对电压进行调整，控制系统通过触发脉冲调节IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4来调整输出至初级线圈上的电压。

经过变压器调整过的交流电由变压器的次级线圈输出至电压类型变换单元3，当电源装置需要输出正极性直流电时，则控制系统给双向晶闸管TRIAC施加正向的触发脉冲，正向电流流过双向晶闸管给电容C2充电，最终在电压类型变换单元3的out1和out2两端产生正极性电压；当电源装置需要输出负极性直流电时，则控制系统给双向晶闸管TRIAC施加负向的触发脉冲，负向电流流过双向晶闸管给电容C2充电，最终在电压类型变换单元3的out1和out2两端产生负极性电压。

该发明中虽然变压器具有调节电压的功能，但变压器定做后规格就已确定，控制系统通过控制单向晶闸管SCR1、单向晶闸管SCR2的触发角，IGCT1、IGCT2、IGCT3、IGCT4的触发角，双向晶闸管TRIAC的触发角从而对电压的幅值有更大的调节范围，能够满足实验需要。

通过设置由两个单向晶闸管和两个二极管组成的整流桥和起滤波作用的电容C1构成的单相整流单元、由4个IGCT组成的逆变器和变压器构成的逆变调压单元、由双向晶闸管和电容C2构成的电源类型变换单元所组成的电源装置，当交流电经过整流桥和电容C1后转变为平稳的直流电，经过逆变器后变为交流电，通过变压器对电压进行调节并输出至电源类型变换单元，控制系统通过施加正向触发脉冲或负向触发脉冲来控制out1与out2之间产生正极性电压或负极性电压。