CN101937054A

CN101937054A - 一种igct频率测试方法及装置

Info

Publication number: CN101937054A
Application number: CN2010102666201A
Authority: CN
Inventors: 蒋耀生; 赵燕峰; 张劲松; 郭知彼
Original assignee: CSR Zhuzou Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Institute Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN101937054B

Abstract

一种IGCT频率特性测试方法及装置，通过一组由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路，一组改善谐波及电流冲击的电抗器，以及电容器和被测器件的箝位电路，使用低压大电流和可调箝位电压模拟IGCT的工况，实现IGCT的频率测试。当被测器件开通时，主电容上的电压通过电感、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，电感通过箝位二极管、箝位电容形成回路，电感同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。

Description

一种IGCT频率测试方法及装置

技术领域

本发明涉及一种电气部件的性能测试方法及装置，尤其是指一种IGCT频率测试方法及装置。主要用于IGCT的频率特性测试。

背景技术

IGCT作为大功率全控型器件之一，具有导通压降低，开关频率高等特点，被大量应用。IGCT在使用前，必须对其各种参数进行详尽的测试，频率测试是其重要的性能测试，该性能对可靠性影响极大。

ABB等厂家，对频率测试采用的是高电压，大电流构成的大功率系统，成本高，复杂度高。因此有必要设计一种装置，既能较好的模拟器件真实的工作情况，又能降低成本，便于操作运行。

根据IGCT的工作特点，其工况分为四个状态，即开通，导通，关断，阻断；大量的实验及运行实际情况表明：失效明显的集中在关断过程中，其它三种状态的失效率远远小于关断过程的失效率。

因此，有必要设计一种装置，能很好的模拟器件的关断工况，并进行频率试验。

发明内容

本发明的目的为了克服现有IGCT关断工况频率测试的不足，提供一种能模拟IGCT的实际工作情况，使IGCT在电流可调的低压大电流电路中导通，在电压可调的高压箝位电路中关断，以测试IGCT的频率特性的测试方法及装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种IGCT的频率特性的测试方法，通过一组由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路，一组改善谐波及电流冲击的电抗器，以及电容器和被测器件的箝位电路，使用低压大电流和可调箝位电压模拟IGCT的工况，实现IGCT的频率测试。

所述的IGCT的频率测试的原理是：三相电源系统经接触器，熔断器后进入三相低压大电流变压器，该变压器的输出经由晶闸管和整流管组成的相控系统，经平波电抗器后，在主电容上形成电压；当被测器件开通时，主电容上的电压通过电感、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，电感通过箝位二极管、箝位电容形成回路，电感同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。电源通过调压器输出到升压变压器，升压变压器的输出经整流器后成为直流，通过限流电阻输出到第三电容上，通过调节调压器，即可调节的电压，进而调节的电压，改变被测器件关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件的关断过程而上升时，通过开通晶闸管，第三电容上的电压通过电阻释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管，于是第三电容的电压能稳定在需要的值。通过改变主电容电压的大小，以及改变被测器件的导通时间，可以改变被测器件电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

根据上述测试方法所提出的一种用于IGCT频率测试的装置是：一种IGCT频率测试装置，包括由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路；改善谐波及电流冲击的电抗器，以及主电容器；电感及其续流二极管；模拟关断过压的可调电抗器(或一组用于组合的电抗器)；IGCT的箝位电路和调节箝位电压的电源，以及改变箝位电路电压的调压系统和使电压稳定的斩波系统。所述的箝位电路包括箝位二极管，箝位电容，箝位电阻，以及连接到箝位电阻的可调电压源，同时还包括使电压源稳定的斩波器。所述的低压大电流相控整流电路是三相电源系统经接触器，熔断器后进入三相低压大电流变压器，该变压器的输出经由晶闸管和整流管组成的相控系统；电源经过相控整流电路整流后再经平波电抗器改善谐波及电流冲击，并在主电容上形成电压；同时在主电容与被测器件之间串接有电感和可调电抗器，当被测器件开通时，主电容上的电压通过电感、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，可调电抗器通过箝位二极管、箝位电容形成回路，可调电抗器同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。另一方面，电源通过调压器输出到升压变压器，升压变压器的输出经整流器后成为直流，再通过限流电阻输出到第三电容上，通过调节调压器，即可调节第三电容的电压，进而调节箝位电容的电压，改变被测器件关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件的关断过程而上升时，通过开通晶闸管，第三电容上的电压通过电阻释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管，于是第三电容的电压能稳定在需要的值。通过改变主电容电压的大小，以及改变被测器件的导通时间，可以改变被测器件电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

本发明的有益效果是：采用低电压大电流，配合可调的箝位电压，以模拟真实工况，测试IGCT的频率特性，该装置总功率低，成本低，适应性强。本IGCT的频率特性的测试方法及装置通过较小的功率容量，较低的成本，较好的模拟了IGCT关断情况下的工况，可以实现IGCT的频率测试。IGCT在电流可调的低压大电流电路中导通，在电压可调的高压箝位电路中关断，通过该装置模拟IGCT的实际工作情况，以测试IGCT的频率特性。

附图说明：

图1是本发明一个实施例的电气结构示意图；

图2是本发明另一个实施例的电气结构示意图；

图3是本发明另一个实施例的电气结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

如图1所示，

一种IGCT的频率特性的测试方法，通过一组由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路，一组改善谐波及电流冲击的电抗器，以及电容器和DUT的箝位电路，使用低压大电流和可调箝位电压模拟IGCT的工况，实现IGCT的频率测试。

所述的IGCT的频率测试的原理是：三相电源系统经接触器，熔断器后进入三相低压大电流变压器，该变压器的输出经由晶闸管和整流管组成的相控系统，经平波电抗器后，在主电容上形成电压；当被测器件开通时，主电容上的电压通过电感、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，电可调电抗器通过箝位二极管、箝位电容和辅助电容形成回路，可调电抗器同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。电源通过调压器输出到升压变压器，升压变压器的输出经整流器后成为直流，通过限流电阻输出到第三电容上，通过调节调压器，即可调节第三电容的电压，进而调节箝位电容的电压，改变被测器件关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件的关断过程而上升时，通过开通晶闸管，第三电容上的电压通过电阻释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管，于是第三电容的电压能稳定在需要的值。通过改变主电容电压的大小，以及改变被测器件的导通时间，可以改变被测器件电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

实施例一

根据上述测试方法所提出的一种用于IGCT频率测试的装置是：一种IGCT频率测试装置，包括由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路；改善谐波及电流冲击的电抗器，以及主电容器；负载电抗器及其续流二极管；模拟关断过压的可调电抗器(或一组用于组合的电抗器)；IGCT的箝位电路和调节箝位电压的电源，以及改变箝位电路电压的调压系统和使电压稳定的斩波系统。所述的箝位电路包括箝位二极管，箝位电容，箝位电阻，以及连接到箝位电阻的可调电压源，同时还包括使电压源稳定的斩波器。

如图1所示，所述的低压大电流相控整流电路是三相电源系统经接触器K，熔断器F1，F2和F3后进入三相低压大电流变压器T1，该变压器的输出经由晶闸管TR1、TR2和TR3和整流管D1、D2和D3组成的相控系统；电源经过相控整流电路整流后再经平波电抗器L1改善谐波及电流冲击，并在主电容C1上形成电压；同时在主电容C1与被测器件DUT之间串接有电感L2和可调电抗器L3，当被测器件DUT开通时，主电容C1上的电压通过负载电抗器L2、可调电抗器L3以及被测器件DUT形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件DUT的导通时间和占空比，即可调节被测器件DUT的导通电流；当被测器件DUT关断时，负载电抗器L2通过二极管续流D5，可调电抗器L3通过箝位二极管C2和辅助电容C4形成回路，可调电抗器L3同时在被测器件DUT上产生电压，该电压受箝位电容C2电压的影响，通过改变箝位电容C2电压值，即可改变被测器件DUT的关断电压环境。另一方面，电源通过调压器T2输出到升压变压器T3，升压变压器T3的输出经整流器D5后成为直流，再通过限流电阻R2输出到第三电容C3上，通过调节调压器T2，即可调节第三电容C3的电压，进而调节箝位电容C2的电压，改变被测器件DUT关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件DUT的关断过程而上升时，通过开通晶闸管TR4，第三电容C3上的电压通过电阻R3释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管TR4，于是第三电容C3的电压能稳定在需要的值。通过改变主电容C1电压的大小，以及改变被测器件DUT的导通时间，可以改变被测器件DUT电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件DUT的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

负载电抗器及其续流二极管可以位于低压大电流输出的正端，也可以位于其负端。

连接可调电抗器或一组用于组合成不同值的电抗器与箝位电容，是软恢复快开通二极管或无感电容或低感电容。

实施例二

作为本发明的另一种实施方案，可以把图1中的C4换成二极管D6，如图2，则L3通过D4,C2,D6形成回路，实现图1中对应部分相同的功能。

实施例三

当然还可以把图1中的L2和D5放在如图3中L2及D5的位置，其功能基本相似。

此频率测试装置的特点是采用低电压大电流，配合可调的箝位电压，以模拟真实工况，测试IGCT的频率特性，该装置总功率低，成本低，适应性强。

Claims

1.一种IGCT频率特性测试方法，其特征在于：通过一组由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路，一组改善谐波及电流冲击的电抗器，以及电容器和被测器件的箝位电路，使用低压大电流和可调箝位电压模拟IGCT的工况，实现IGCT的频率测试。

2.如权利要求1所述的一种IGCT频率特性测试方法，其特征在于：所述的IGCT的频率测试是：三相电源系统经接触器，熔断器后进入三相低压大电流变压器，该变压器的输出经由晶闸管和整流管组成的相控系统，经平波电抗器后，在主电容上形成电压；当被测器件开通时，主电容上的电压通过负载电抗器、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，电感通过箝位二极管、箝位电容形成回路，电感同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。

3.如权利要求2所述的一种IGCT频率特性测试方法，其特征在于：所述的电源通过调压器输出到升压变压器，升压变压器的输出经整流器后成为直流，通过限流电阻输出到第三电容上，通过调节调压器，即可调节的电压，进而调节的电压，改变被测器件关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件的关断过程而上升时，通过开通晶闸管，第三电容上的电压通过电阻释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管，于是第三电容的电压能稳定在需要的值；通过改变主电容电压的大小，以及改变被测器件的导通时间，可以改变被测器件电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

4.根据权利要求1-3所述IGCT频率特性测试方法的IGCT频率测试装置，其特征在于：IGCT频率测试装置包括由晶闸管和整流管构成的低压大电流相控整流电路；改善谐波及电流冲击的电抗器，以及主电容器；负载电抗器及其续流二极管；模拟关断过压的可调电抗器或一组用于组合的电抗器；IGCT的箝位电路和调节箝位电压的电源，以及改变箝位电路电压的调压系统和使电压稳定的斩波系统。

5.如权利要求4所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：所述的箝位电路包括箝位二极管，箝位电容，箝位电阻，以及连接到箝位电阻的可调电压源，同时还包括使电压源稳定的斩波器。

6.如权利要求5所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：所述的低压大电流相控整流电路是三相电源系统经接触器，熔断器后进入三相低压大电流变压器，该变压器的输出经由晶闸管和整流管组成的相控系统。

7.如权利要求5或6所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：电源经过相控整流电路整流后再经平波电抗器改善谐波及电流冲击，并在主电容上形成电压；同时在主电容与被测器件之间串接有负载电抗器和可调电抗器，当被测器件开通时，主电容上的电压通过负载电抗器、可调电抗器以及被测器件形成回路，电流在该回路中流过，改变输出电压，或是改变被测器件的导通时间和占空比，即可调节被测器件的导通电流；当被测器件关断时，电抗器通过二极管续流，可调电抗器通过箝位二极管、箝位电容形成回路，可调电抗器同时在被测器件上产生电压，该电压受箝位电容电压的影响，通过改变箝位电容电压值，即可改变被测器件的关断电压环境。

8.如权利要求5或6所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：电源通过调压器输出到升压变压器，升压变压器的输出经整流器后成为直流，再通过限流电阻输出到第三电容上，通过调节调压器，即可调节第三电容的电压，进而调节箝位电容的电压，改变被测器件关断时刻的箝位电压，当电压由于被测器件的关断过程而上升时，通过开通晶闸管，第三电容上的电压通过电阻释放，当电压达到要求值时，关闭晶闸管，于是第三电容的电压能稳定在需要的值；通过改变主电容电压的大小，以及改变被测器件的导通时间，可以改变被测器件电流的大小；通过改变箝位电压和被测器件的开关频率，实现各种情况下的频率测试。

9.如权利要求5或6所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：负载电抗器及其续流二极管可以位于低压大电流输出的正端，也可以位于其负端。

10.如权利要求5或6所述的IGCT频率测试装置，其特征在于：连接可调电抗器或一组用于组合成不同值的电抗器与箝位电容，是软恢复快开通二极管或无感电容或低感电容。