CN101975916B - 一种新型晶闸管反向恢复保护试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种新颖的晶闸管恢复期保护试验的实现方法。晶闸管由于在恢复期时正向电压耐受能力较低，如果此时出现过电压，可能会损坏晶闸管，因而直流输电工程中晶闸管电子设备(TE)一般都设有晶闸管恢复期保护功能。该方法所提出的试验电路是由低电压回路和冲击电压发生器组成。低电压回路提供给晶闸管级正常工作时的电压，冲击电压发生器产生冲击波形施加至晶闸管级。试验过程中通过试验平台控制IGBT的开通关断，用以隔离低电压回路和冲击回路，通过系统的控制时序使得当晶闸管处于恢复期时，向冲击电压发生器发送触发点火脉冲，使得冲击电压施加至晶闸管级。当冲击电压值大于TE的恢复期电压保护水平时，晶闸管将被保护性触发，从而避使晶闸管由于正向电压过高而损坏。该项试验方法改变了传统的依靠测量和调节工频电角度的方法，减少了人为的操作，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统器件领域，尤其涉及一种新型晶闸管反向恢复保护试验方法。
背景技术
晶闸管关断过程中，电流从额定值降为零后，才具备承受反向电压的能力。由于晶闸管结电容的存在，需要一定的反向恢复电荷，使得电流过零后反向流动，这一过程被成为反向恢复期。正常运行时，晶闸管在反向恢复期承受着工频交流电压，dv/dt均在允许的范围内，如果在此期间出现交流网压扰动，换相失败，雷电冲击等就有可能造成晶闸管两端的dv/dt超标。因此，必须对晶闸管施加反向恢复期的保护。
目前国内外还没有类似的技术发明。传统的晶闸管反向恢复期的保护试验都是用工频同步和冲击电压发生器去调节，通过调整工频同步的电角度，从而调节进入反向恢复期的电压，然后测量该负压，确定反向恢复期的时间，然后施加冲击电压，最终完成反向恢复期的保护试验。这样做的优点在于做起来简单易行，但是调节同步需要消耗较多时间，并且山于操作，在重复性和可控性上具有很大的缺点，本发明采用了数字的可控方式，通过采集同步信号，利用控制电路和测量电路来控制进入反向恢复其的时间，反向恢复期的电压，并利用光触发信号触发冲击电压发生器放电，安全可靠，重复性好，自动化能力强。专利CN200710178248.7直流换流阀恢复期瞬时正向电压试验的方法中提到通过合成实验装置在直流换流阀晶闸管关断过程中，将冲击电压施加至试品阀上，该专利所涉及的恢复期保护试验方法是针对直流换流阀阀模块进行试验，由于该试验中冲击电压的幅值较高，难于产生对于单个晶闸管进行的试验的冲击电压值，恢复期施加正向冲击的时间调节方法比较难于控制，不能实现精确控制的目的。本专利所设计的恢复期正向电压保护的试验方法，能够通过过零检测电路产生的同步方波进行准确控制恢复期施加正向冲击的时刻，冲击电压发生器是给单级晶闸管定制的，幅值和波头时间调节方便灵活，利用光信号进行触发控制，可靠安全。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新颖的晶闸管反向恢复期保护试验的实现方法，该发明使用了与传统试验方法截然不同的原理，其原理如框图1所示。通过检测回路，将低压回路的电压信号引至控制回路，然后通过严格的控制时序，在电压的负向过零点，启动电压检测电路，若检测到晶闸管两端的电压低于-30V时，立即启动冲击电压发生器的点火电路，当电压检测电路检测到晶闸管两端的电压大于保护水平时，TCU产生触发脉冲触发晶闸管导通，从而避免使晶闸管损坏。
本发明提出的一种新型晶闸管恢复期保护试验方法，对晶闸管恢复期保护是在晶闸管的恢复期期间施加冲击电压，验证晶闸管电子设备TE在恢复期正向过电压大于1.2kV时能否对晶闸管进行保护，进行该方法的晶闸管恢复期保护试验电路是由低电压回路和冲击电压发生器两部分组成，所述低电压回路为晶闸管级试品提供正常工作的电压，冲击电压发生器为晶闸管级试品提供冲击电压，冲击电压的波头时间为1.2us～100us，试验平台控制绝缘栅双极型功率管IGBT、晶闸管电子设备TE和冲击电压发生器的工作；
所述的晶闸管恢复期保护试验电路是由220V交流源，隔离开关、隔离变压器、限流电阻、IGBT、晶闸管级试品、3kV冲击电压发生器和试验平台构成，所述220V交流源的输出端和隔离开关相连接，隔离开关和隔离变压器相连接，隔离变压器的输出端和限流电阻相连接，限流电阻和IGBT相连，IGBT的输出端和晶闸管级试品连接，冲击电压发生器的高压端和晶闸管级试品连接。
其中，晶闸管恢复期保护试验电路冲击电压发生器接收试验平台的触发信号，触发脉冲宽度约为1ms，当接收到该触发脉冲后，触发点火冲击电压发生器。
其中，冲击电压发生器的触发点火时刻是当检测到晶闸管两端的电压小于-30V时，由试验平台向冲击电压发生器发送出发点火脉冲，使得冲击电压施加至晶闸管级试品。
其中，所述晶闸管级试品是由阻尼回路、直流均压回路、晶闸管和TE构成，阻尼回路是由阻尼电阻和阻尼电容构成，直流均压回路是有两个直流均压电阻串联构成。
其中，所述低压回路由IGBT控制，通过向IGBT施加开通、关断信号就可以控制IGBT的开通和关断，从而低压回路变成可控的，当为了向晶闸管级试品施加冲击电压时，通过控制IGBT2关断，可使得冲击电压不会施加至隔离变压器，从而保证冲击电压不会施加至交流电源。
其中，所述控制电路的过电压过零检测电路检测电压的过零点，从而产生整个控制系统的控制基准，通过对该控制基准进行延时，从而控制IGBT的触发时刻和冲击电压发生器的触发点火时刻，从而根据实际试验需要调整施加冲击电压的时刻。
本发明的有益效果是：该项试验方法改变了传统的依靠测量和调节工频电角度的方法，减少了人为的操作，提高了可靠性。本发明所设计的反向恢复期冲击电压的实现方法安全可靠，重复性高，自动控制能力强。
附图说明
图1示出了晶闸管反向恢复保护试验方法原理图。
图2示出了保护性触发区间和晶闸管两端的电压波形。
图3示出了晶闸管反向恢复期保护试验电压电流波形图。
具体实施方式
为了详细说明本发明所设计的晶闸管恢复期保护试验的试验方法，下面将结合实例进行说明。
参考附图1。晶闸管恢复期保护试验电路是由220V交流源，隔离开关、隔离变压器、限流电阻、IGBT、晶闸管级试品、3kV冲击电压发生器和试验平台构成。220V交流源的输出端和隔离开关相连接，隔离开关和隔离变压器相连接。隔离变压器的输出端和限流电阻相连接，限流电阻和IGBT相连。IGBT的输出端和晶闸管级试品连接，冲击电压发生器的高压端和晶闸管级试品试品连接。冲击电压发生器能够接收试验平台的触发信号，触发脉冲宽度约为1ms。当接收到该触发脉冲后，触发点火冲击电压发生器。触发点火时刻是当检测到晶闸管两端的电压小于-30V时，由试验平台向冲击电压发生器发送出发点火脉冲，使得冲击电压施加至晶闸管级试品。为了向晶闸管级试品施加冲击电压时，通过控制IGBT2关断，可以使得冲击电压不会施加至隔离变压器，从而保证了冲击电压不会施加至交流电源。
参考附图2首先，该发明通过对低压电路进行过零检测，电压回路通过过零检测电路将产生同步信号，该同步信号和控制电路相连，将提供整个系统工作的同步信息，通过对该基准进行延时，就可以控制IGBT的触发时刻和冲击电压发生器的触发点火时刻，从而可以根据实际试验需要调整施加冲击电压的时刻。当电压检测电路检测到施加到晶闸管上的电压约为-30V时，则晶闸管进入反向恢复期，如图2所示，控制电路发出冲击电压发生器的点火脉冲，从而在反向恢复期产生冲击电压，达到在晶闸管反向恢复期产生冲击电压的目的。
其次，该发明的冲击电压发生器的控制方式光触发，利用控制电路产生触发脉冲，并进行电光转换，将该光信号发送至冲击电压发生器，冲击电压发生器接收到该光触发脉冲，然后进行光电转换，将该触发脉冲发送至点火球隙点火，从而施加冲击电压。
由上面两步，即可以完成在晶闸管的恢复期施加冲击电压，若TE的保护动作，则产生保护触发信号，送至晶闸管级试品，晶闸管被触发后，电压降至零，电流达到峰值。电压波形如图2所示，图中第一个半波是指晶闸管在低电压下被触发，晶闸管伤的电压跌至零，晶闸管上的电流波形如电流波形所示，第二个半波是指当晶闸管处于关断时刻，晶闸管上的电压出现负压，当检测到该负压约为-30V时，控制电路向冲击电压发生器发送触发点火脉冲，使得冲击电压施加至晶闸管上，此时若TE的恢复期保护功能正常，则晶闸管被保护性触发，冲击电压瞬间跌至零，电流达到峰值。第三个半波时晶闸管处于低电压，此时控制电路不对晶闸管发送触发脉冲，晶闸管上的电压没有被触发，如图所示。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种新型晶闸管恢复期保护试验方法，其特征在于对晶闸管恢复期保护是在晶闸管的恢复期期间施加冲击电压，验证晶闸管电子设备TE在恢复期正向过电压大于1.2kV时能否对晶闸管进行保护，进行该方法的晶闸管恢复期保护试验电路是由低电压回路和冲击电压发生器两部分组成，所述低电压回路为晶闸管级试品提供正常工作的电压，冲击电压发生器为晶闸管级试品提供冲击电压，冲击电压的波头时间为1.2us～100us，试验平台控制绝缘栅双极型功率管IGBT、晶闸管电子设备TE和冲击电压发生器的工作；
所述的晶闸管恢复期保护试验电路是由220V交流源，隔离开关、隔离变压器、限流电阻、绝缘栅双极型功率管IGBT、晶闸管级试品、3kV冲击电压发生器和试验平台构成，所述220V交流源的输出端和隔离开关相连接，隔离开关和隔离变压器相连接，隔离变压器的输出端和限流电阻相连接，限流电阻和绝缘栅双极型功率管IGBT相连，绝缘栅双极型功率管IGBT的输出端和晶闸管级试品连接，冲击电压发生器的高压端和晶闸管级试品连接;
晶闸管恢复期保护试验电路冲击电压发生器接收试验平台的触发信号，触发脉冲宽度为1ms，当接收到该触发脉冲后，触发点火冲击电压发生器;
冲击电压发生器的触发点火时刻是当检测到晶闸管两端的电压小于-30V时，由试验平台向冲击电压发生器发送出发点火脉冲，使得冲击电压施加至晶闸管级试品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述晶闸管级试品是由阻尼回路、直流均压回路、晶闸管和TE构成，阻尼回路是由阻尼电阻和阻尼电容构成，直流均压回路是有两个直流均压电阻串联构成。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述低电压回路由绝缘栅双极型功率管IGBT控制，所述绝缘栅双极型功率管IGBT由IGBT1与IGBT2反串联连接组成，所述IGBT1与IGBT2各并联一个二极管，通过向绝缘栅双极型功率管IGBT施加开通、关断信号就可以控制绝缘栅双极型功率管IGBT的开通和关断，从而低电压回路变成可控的，当为了向晶闸管级试品施加冲击电压时，通过控制IGBT2关断，可使得冲击电压不会施加至隔离变压器，从而保证冲击电压不会施加至交流电源。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述控制电路的过电压过零检测电路检测电压的过零点，从而产生整个控制系统的控制基准，通过对该控制基准进行延时，从而控制绝缘栅双极型功率管IGBT的触发时刻和冲击电压发生器的触发点火时刻，从而根据实际试验需要调整施加冲击电压的时刻。
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