[發(fā)明專利]一種基于對拖實驗的換流閥損耗測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910522769.2
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110187192B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊巖;李巖;許樹楷;朱喆;周月賓
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司;中國南方電網(wǎng)有限責任公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R21/06
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種基于對拖實驗的換流閥損耗測量系統(tǒng)的方法，所述的系統(tǒng)包括閥段對拖模塊、損耗計算模塊和電流控制模塊；所述的電流控制模塊接收閥段對拖模塊的實時電流值，并輸出控制信號至閥段對拖模塊，使得對拖模塊內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的運行電流；所述損耗計算模塊接收閥段對拖模塊的電壓電流測量數(shù)據(jù)，計算閥段對拖模塊中試品閥段和陪試閥段損耗；

所述閥段對拖模塊包括試品閥段、陪試閥段、負載電抗器、補能電源、預充電電源和水冷裝置；其中試品閥段與負載電抗器串聯(lián)后再與陪試閥段并聯(lián)，試品閥段低壓端和陪試閥段低壓端連接后直接與接地點連接，并在兩閥段低壓端連接回路中安裝電流霍爾TA01；補能電源的直流輸出端與陪試閥段第一功率模塊內(nèi)電容并聯(lián)，補能電源交流輸入端與電網(wǎng)連接；預充電電源直流輸出端串聯(lián)隔離刀QS01后再與試品閥段并聯(lián)，預充電電源交流輸入端與電網(wǎng)連接；

其特征在于，所述的方法包括電流控制模塊的控制方法和損耗計算模塊的計算方法，所述電流控制模塊的控制方法具體如下：

1)所述電流控制模塊的輸入信號為閥段對拖回路中的負載電流I_L和電流設(shè)定值I_ref,輸出信號為第一參考信號U_ref1和第二參考信號U_ref2；

2)第一參考信號U_ref1直接設(shè)定為帶直流偏置的電壓信號，U_ref1＝Uac*[sin(wt)+0.5]；其中t為時間，w為給定電流角頻率，Uac為參考信號幅值；

3)電流設(shè)定值I_ref與負載電流I_L相減，其差值與PR調(diào)節(jié)器模塊連接，PR調(diào)節(jié)器輸出信號與第一參考信號U_ref1相加得到第二參考信號U_ref2；

4)第一參考信號U_ref1和第二參考信號U_ref2分別連接到閥段對拖模塊的試品閥段和陪試閥段，控制兩個閥段工作，并在其中產(chǎn)生給定的電流I_ref；

其中：負載電流I_L為閥段對拖模塊中試品閥段和陪試閥段間的環(huán)流，即流經(jīng)負載電抗L1的電流實時值，由電流傳感器TA01輸出其測量值連接至電流控制模塊；

其中：給定的電流值I_ref為給定的帶直流偏置的交流電流，可表示為其中t為時間，I_ac，I_dc，和w為設(shè)定常數(shù)，I_ac為交流分量幅值給定，I_dc為直流分量給定，為電流給定相位，w為給定電流角頻率；

其中：PR調(diào)節(jié)器模塊為準比例諧振調(diào)節(jié)器，表達式為

式中K_p為比例系數(shù)；K_r為諧振系數(shù)；ω_c為諧振頻率，s為微分算子；

所述損耗計算模塊的計算方法如下：

損耗計算模塊包括輸入功率計算模塊和負載電抗損耗計算模塊，接收電流霍爾輸出的電流采樣信號，即閥段對拖模塊中霍爾TA01測量的負載電流I_load，以及補能電源直流側(cè)輸出電壓U_in和電流I_in信號，其中補能電源直流側(cè)輸出電壓U_in和電流I_in信號與輸入功率計算模塊相連，負載電抗值L和霍爾TA01采樣的電流信號I_load與負載電抗損耗計算模塊連接，輸入功率計算模塊輸出值P_total與負載電抗損耗計算模塊輸出值P_L相減得到閥段損耗值P；

其中所述的輸入功率計算模塊用于計算輸入閥段對拖平臺的功率P_total，計算方法為P_total＝U_in*I_in；其中U_in和I_in分別為補能電源輸出的直流電壓和直流電流值；

所述負載電抗損耗計算模塊用于計算負載電抗器L1在各種頻率電流下所產(chǎn)生的有功損耗，計算方法如下：

第一步：將負載電流I_load一周期的采樣數(shù)據(jù)進行傅里葉分析，確定電流中各頻率諧波分量的幅值I₀～I_n，共計算N個頻率點的諧波電流有效值，n＝0時為直流分量；

第二步：用小功率變頻器與電抗器L1并聯(lián)，根據(jù)負載電流I_load所含的諧波頻率，調(diào)節(jié)變頻器輸出電壓頻率由0～n Hz變化，變化步長小于等于n/N Hz；記錄每個頻率點的電壓值u_i和電流值i_i；

第三步：計算電抗器L1各頻率點下電阻r_i，方法為：首先電抗器各頻率下等效電阻產(chǎn)生的壓降為u_ir＝u_i-wL，其中w為變頻器輸出頻率設(shè)定值，L為電抗器L1的電感值；然后計算電抗器對應頻率點的等效電阻為：r_i＝u_ir/i_i(i＝1…N)；

第四步：計算電抗器L1有功損耗，計算方法為利用負載電流I_load中各頻率下電流有效值I₀～I_i與對應頻率點電阻r_i直接計算電抗器有功損耗P_L如下式：