CN102608447A - 用于可控硅阀组检测的实验站 - Google Patents

Abstract

一种用于可控硅阀组检测的实验站，该全能实验站以动力半导体技术为基础，可以当成可控硅阀组的等效电流源和电压源使用，并对可控硅阀组进行检测。实验站包括整流环节；双极性直流电压源；双极性电容器；电压振荡回路包括串联的第二组电容器、第一个电抗器，连接在等电位母线与整流环节输出端的第一个可控硅阀组；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路，它可以导入可控硅电抗器回路，并且在回路中有可操作可关，通过可操作开关可以把可控硅电抗回路连接在电压振荡回路里的第二组电容器的第一个输出端和接地母线之间，或者与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联，它的目的是保证实验台对不对称可控硅阀组和对称可控硅阀组进行检测。

Description

用于可控硅阀组检测的实验站

技术领域

此发明是在电力专业内以动力半导体技术为基础，可以当成可控硅阀组TCR、TSC、异步电机软启动及其它设备的等效电流源和电压源使用，并对其进行实验。 

背景技术

众所周知用于可控硅阀组TCR和TSC的实验检测(Baoliang Sheng，Senior Member，IEEE；Marcio Oliveira，Member，IEEE；Hans-Ola Bjarme，“Synthetic Test Circuits for the Operational Tests of TCR and TSC Thyristor Valves”.-IEEE-PES T&D Conference，Chicago，Illinois，USA，April 21-22，2008)，(见图Fig.1和Fig.3)，它包括了用于连接被检测阀组(Vt1₊/Vt1_-)的接地母线和等电位母线；电压振荡回路(Cs，L1和Va3/Va4)；电流回路(G/Lg，Ls，Va1₊/Va1_-，Arrester иShunt banks)；冲击回路(Imp.Gen)；直流电压源(DC Source)；第一组电容器C2和其它。 

此实验台在以下情况有很大的不足及缺点。当被检测可控硅阀组Vt1₊/Vt1_-为TCR或TSC型由驱动板驱动可控硅，并且驱动板由可控硅上得到电压，那么它就无法去阀组进行实验。直流电压源(DC Source)必需是高电压(达到80kV)。在对TCR型阀组进行实验时，第一组电容器C2也是在高压状态，充电的可控硅阀组Va2上有双倍电压。在对TSC型阀组进行实验时，电压振荡回路上的第二组电容器Cs上面要有TSC四倍以上的容量，而此时电抗器L1上就必需是冲击时的容量。实验台也无法在过载情况下对TCR进行实验，比如：补偿电抗器一半短路。同样的也无法对单方向形式构成的可控硅阀组进行实验。除此之外，它还缺少最普通的一个功能，即：在正弦曲线特性下进行高电压的实验。 

发明内容

本发明提供一种用于可控硅阀组检测的实验站，扩大了实验台的功能，简化了所需要的设备，同时大大提高了可控硅阀组检测实验的安全运行。 

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现： 

用于可控硅阀组检测的实验站，包括：用于连接被检测阀组的接地母线和等电位母线；整流环节；通过第一个和第二个输出端分别与等电位母线和整流环节 输出端连接的电压振荡回路；双极性直流电压源；零极与接地母线相连，正负极分别与整流环节相对应连接的双极性电容器；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路。这里：电压振荡回路包括第一个可控硅阀组，第一个电抗器和第二组电容器，第二组电容器的第一个输出端与串联的第一个电抗器和第一个可控硅阀组相连，这个阀组与电压振荡回路的第一个输出端相连接，并且第二组电容器的第二个输出端与电压振荡回路的第二个输出端相连接。导通由可控硅阀组和电抗器组成的回路，这个回路由第二个电抗器，可控硅阀组和可操作开关串联而成。此回路或者是连接在电压振荡回路中第二组电容器的第一个输出端与接地母线之间，或者是与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联。 

在专利中所提到的可控硅阀组与电抗器组成的回路，是通过可操作开关并联在电压振荡回路里的，保证在正常工作和事故过载情况下对TCR型阀组进行实验。把可控硅阀组与电抗器组成的回路连接在电压振荡回路第二组电容器的第一个输出端和接地母线之间是为了做下面的实验：对TSC型阀组在工作和事故状态条件下进行驱动板满功率宽范围的实验；在工作和过载状态下阀组的不对称控制实验；任何一个阀组在正弦曲线特性下的高电压实验以及其它。并且在此时冲击回路中的原器件：电源和电容器都是在低压侧。 

附图说明

图1为用于可控硅阀组检测的实验站的电气原理图，本文中的叙述以此原理图为基础。 

图2，图3和图4为申请专利实验站的时序图，即实际工作原理。 

具体实施方式

用于可控硅阀组检测的实验站，(见图1)包括：接地母线1；等电位母线2；被检测可控硅阀组3；直流电压源4；第一组电容器5；电压振荡回路6；整流环节7；电流回路8；冲击回路9；分布电容回路10；第一个保护电抗器11；第二个保护电抗器12，控制系统13；变压器14；第一个电流互感器15；第二个电流互感器16。被检测可控硅阀组3是由正反并联可控硅构成的，正方向可控硅阀组为17，反方向可控硅阀组为18，并且正方向可控硅阀组17的控制输入和反方向可控硅阀组18的控制输入与控制被检测可控硅阀组3的输入信号正方向3+和反方向3-是相对应的。直流电压源4在输出端有正极PV，负极NV和零极MV，它包 括了第一个二极管阀组19，第二个二极管阀组20和第一个自耦变压器21。这个自耦变压器21的一次侧绕组电压为v_N(t)，二次绕组的第一个输出端与阳——阴形式构成的第一个二极管阀组19和正极PV相连，并且通过阴——阳形式构成的第二个二极管阀组20和负极NV相连，第一个自耦变压器21二次侧绕组的第二个输出端与零极MV相连。第一组电容器5有正极PV，负极NV和零极MV，包括了两个单元分别为22和23。第一个单元22的第一个输出端和第二个单元23的第二个输出端的连接保证与正极PV和负极NV相对应，第一个单元22的第二个输出端和第二个单元23的第一个输出端与零极MV相连接。 

电压振荡回路6中串联有第二组电容器24，第一个电抗器25和第一个可控硅阀组26，第一个可控硅阀组26为正反并联形式，正方向可控硅为27，反方向可控硅为28，正方向的控制信号为6+，反方向的控制信号为6-，通过这些信号去电压振荡回路6进行控制。整流环节7有输出OUT，正极PV和负极NV，它包括了第二个可控硅阀组29和第三个可控硅阀组30，并且每个可控硅阀组都是由正方向可控硅31和反方向二极管32并联形式构成的，可控硅31的阳极和二极管32的阴极为29(或30)第一个输出端，可控硅31的阴极和二极管32的阳极为整流环节7中阀组29(或30)的第二个输出端；整流环节7的输出OUT与第二个可控硅阀组29的第二个输出端和第三个可控硅阀组30的第一个输出端相连接，整流环节7的正极PV和负极NV与第二个可控硅阀组29的第一个输出端和第三个可控硅阀组30的第二个输出端相连接，第二个可控硅阀组29上可控硅31的控制输入和第三个可控硅阀组30上可控硅的控制输入构成了整流环节7的正方向7+和反方向7-的控制信号。 

电流回路8串联有：交流电压源，这个交流电压源为变压器33；限流电抗器34；第四个可控硅阀组35，这个可控硅阀组是正反并联形式可控硅构成的，正方向可控硅为36，反方向可控硅为37；辅助可控硅阀组38，它同样是正反并联形式可控硅构成的，正方向可控硅为39，反方向可控硅为40；变压器33的一次绕组连接着开关41，电压为v_N(t)；辅助可控硅阀组38与在变压器33的二次绕组侧串联的限流电抗器34连接；第四个可控硅阀组35上正方向36的控制输入和反方向37的控制输入与电流回路中的控制输入正方向8+和反方向8-相一致；辅助可控硅阀组38正方向39上的控制输入和反方向40的控制输入与电流回路8中的正方向8d和反方向8b相对应。冲击回路9串联有冲击电容器42，冲击电抗器43和第五个可控硅阀组44。冲击回路9中包括第二个自耦变压器45，这个自耦变压器一次 侧绕组电压为v_N(t)；充电电阻46；二极管整流47；二极管整流47的输入端与第二个自耦变压器45的输出端相连，二极管整流47的输出端通过充电电阻46连接到冲击电容器42上；并且第五个可控硅阀组44是正反并联形式可控硅构成的阀组，正方向可控硅为48，反方向可控硅为49，控制输入端的信号与冲击回路9的输入端相对应，正方向为9+，反方向为9-。控制系统13是模拟——数字系统，通过带有程序的芯片完成。 

除此之外，实验站还包括可控硅阀组53和电抗器52组成的可控硅电抗器回路50和可操作开关51。这个可控硅电抗器回路50串联有第二个电抗器52和可控硅阀组53，可控硅阀组53正方向上可控硅为54，反方向上可控硅为55，控制输入信号与此回路输入信号相一致，正方向为50+，反方向为50-。可操作开关51可以是特制短连线也可以是56，57，58和59的四个断路器。需要说明的是，直流电压源4和第一组电容器5彼此极性相对应地连接(PV，MV和NV)。第一组电容器5的零极MV和直流电压源通过第二个电流互感器16和接地母线1相连接，正极PV和负极NV通过第一个保护电抗器11和第二个保护电抗器12与整流环节7极性(PV和NV)相对应地连接。整流环节7的输出端OUT经过电压振荡回路6与等电位母线2相连。冲击回路9上的第一个输出端和电流回路8上的第一个输出端与等电位母线2相连，它们的第二个输出端经过第一个电流互感器15与接地母线1相连。被检测可控硅阀组3和分布电容回路10连接在接地母线1和等电位母线2之间。可控硅电抗器回路50通过可操作开关51上的第一个断路器56和第二个断路器57和第一个可控硅阀组26的第一个输出端与接地母线1相连，同时可控硅电抗器回路50的第二个输出端通过可操作开关51上的第三个断路器58和第四个断路器59与第一个可控硅阀组26上的第二个输出端和第二组电容器24的第一个输出端相连，并且与电压振荡回路6保持对应。 

变压器14的输入端电压为v_N(t)，其输出端和第一个电流互感器15、第二个电流互感器16的输出端与控制系统13的相连接，进入到控制系统13的信号分别为3+，3-，6+，6-，7+，7-，8+，8-，8d，8b，9+，9-，50+和50-，这些信号分别对应的是被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路50。除此之外，被检测可控硅阀组3上还有驱动板状态输出信号READY，电流回路8上开关41的状态输出信号ON/OFF，均进入到控制系统13的输入端，控制输出OFF与电流回路8上开关41的输入相连。 

在时序图2，3和4上面：e(t)——电压振荡回路的实际电动势，电压等于第一组电容器5上的第一个单元22或者第二个单元23上与第二组电容器24的电压和，当保护电抗器的电感量为零时e(t)与在第一张电气原理图1上E点的v_E(t)相等，V_S——第一组电容器5上正极性方向的幅值电压或者是负极性方向的幅值电压，E_V——电压振荡回路的整流电动势；i_V(t)——电压振荡回路6中的第一个可控硅阀组26上的电流；t_V——这个电流的步长；i_RV(t)——可控硅电抗器回路50上的电流，这里t_RV——这个电流的步长；v₃₃(t)——电流回路8上变压器33的二次绕组电压；v_T(t)和i_T(t)——被检测可控硅阀组3上的电压值和电流值，这里V_M——在切断状态下被检测可控硅阀组3上的幅值过电压；v₂₆(t)第一个可控硅阀组26上的电压(时序图4)；v₅₃(t)——在可控硅电抗器回路50上可控硅阀组53的电压(时序图2)；v_SH(t)——冲击电容器42上的电压(时序图3)，这里V_SH——冲击幅值电压；i_C(t)——电流回路8上的电流(时序图2和时序图4)；i_SH(t)——冲击回路9上的电流(时序图2和时序图3)，这里I_SH和t_SH——冲击电流的幅值和它的长度；i₃₈(t)——电流回路8上辅助可控硅阀组38的电流(时序图4)；3₊和3_-，6₊和6_-，7₊和7_-，8₊和8_-，8_d和8_b，9₊和9_-，50₊和50_-——控制脉冲，分别与之对应被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路50在正方向的(+，d)和反方向的(-，b)；t——时间的事实值，t₀，t₁，t₂，...——时间计时点；为了便于观看时序图，当可控硅阀组在切断状态下，时序图中没有对电流i_C(t)，i₃₈(t)，i_RV(t)，i_V(t)i_SH(t)和i_T(t)的反方向电流做出描述。 

实验站对可控硅阀组按下列方式进行检测。实验站的动力接线是投入可操作开关51，并按要求对第二组电容器24，第一个电抗器25，第二个电抗器52，限流电抗器34，冲击电容器42和冲击电抗器43的参数进行选择性匹配连接。实验站的所有动力回路的控制均由控制系统13通过程序发出指令。在控制系统13的输入端有从系统电压v_N(t)来的同步信号；电流回路的电流合值i_C(t)，冲击回路9的电流i_SH(t)，电压振荡回路6中的第一个可控硅阀组26上的电流合值i_V(t)和可控硅电抗器回路50上的电流值分别由电压互感器14，第一个电流互感15和第二个电流互感器16的输出端得到。控制系统13形成控制脉冲3₊，3_-，6₊，6_-，7₊，7_-，8₊，8_-，8_b，8_d，9₊，9_-，50₊和50_-(时序图2，3，4)，这些控制脉冲分别进入被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路50的输入端用于实验站的工作。当被检测可控硅阀组由驱动 板进行驱动，并且驱动板上的电源不是从可控硅保护回路RC上得到能量，就是从连接在可控硅回路上的电流互感器得到能量，或者两个能量共使用时，实验站对TCR，TSC和不对称可控硅阀组检测时都以最严重的事故状态进行检测。被检测可控硅可控硅阀组3在最开始工作时，实验站必需要给驱动板提供交流电压。此时驱动板上形成信号READY进入到控制系统13的输入端，这是被检测可控硅阀组3准备好工作的信号。在控制系统13的输入端同样也有电流回路8中开关41的ON/OFF状态信号。当实验站对工作进行分析时必需考虑到以下条件。实验站所有的工作状态都是预先与电压振荡回路参数相匹配的。第一组电容器5上的第一单元22和第二单元23上的电容值C₂₂和C₂₃远远大于第二组电容器24上的电容值：C₂₂＝C₂₃＝C_S＞＞C₂₄。保护电抗器11和保护电抗器12预先与整流环节7上的限事故电流相对应，它的电感量等于L₁₁＝L₁₂＝L_P，这个电感量远远小于第一个电抗器25和第二个电抗器52上的L₂₅和L₅₂：L_P＜＜L₂₅和L_P＜＜L₅₂。在阀组进行整流时，在时间间隔中，第一组电容器5上的第一单元22和第二单元23由直流电压源4双方向进行充电，充到阀组电压+V_S和-V_S。在以下文章中提到的时间标识，比如，t_0-表示t_0-→t₀并且t_0-＜t₀，t₀₊表示t₀₊→t₀，但是t₀₊＞t₀。 

当对TCR型可控硅阀组在过载和事故状态下进行实验时，把可控硅电抗器回路50(见电气原理图1)的第一个和第二个输出端通过并联在第一个可控硅阀组26和电压振荡回路上的可操作开关的第一个断路器56和第三个断路器58相连接。第一个电抗器的电感量L₂₅和第二个电抗器的电感量L₅₂根据L₂₅+L₅₂＝L_TCR的条件进行选择，而L₂₅为过载条件下的数值。当L₂₅＝0.5·L_TCR时为补偿电抗器一半短路。在此情况下启动冲击回路9，用于形成所必需的一个周波事故电流。冲击电容42在第二个自耦变压器45的帮助下经过二极管整流47和冲击电阻46进行充电，充电值达到V_SH(通常这个电压不大于3kV)。冲击电流幅值I_SH和冲击电流时间见以下公式： 

$I_{\mathrm{SH}}=V_{\mathrm{SH}}\·\sqrt{\frac{C_{42}}{L_{43}}},---\left(1\right)$

$t_{\mathrm{SH}}=\mathrm{\π}\·\sqrt{L_{43}\·C_{42}}.---\left(2\right)$

在被可控硅检测阀组3上的交流电压以及在最开始时驱动板上的交流电压也同时存在于电流回路8上，此时开关41是切断状态。为了完成这个目的就需要在电流 回路8中通过第四个可控硅阀组35和辅助可控硅阀组38按以下顺序进行整流：接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5——整流环节7——第二组电容器24——第一个电抗器25——第三个断路器58——可控硅电抗器回路50——第一个断路器56——等电位母线2——电流回路8——第一个电流互感器15——接地母线1。当控制系统出现了信号REDAY时，由第四个可控硅阀组35和辅助可控硅阀组38得到整流并给到被检测阀组3。之后用电流回路8上的变压器33通过开关41给出电压v_N(t)。在时序图2上显示出了实验站在这个状态下的工作情况。在时间点t_0-上第二组电容器24的电压等于V₀，此时在被检测阀组3上叠加的电压就是v_T(t_0-)＝e(t_0-)＝-V_S+V₀＞0，工作顺序如下：接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5的第二个单元23——第二个保护电抗器12——第三个可控硅阀组30(二极管回路32)——第二组电容器24——第一个电抗器25——第三个断路器58——可控硅电抗器回路50(导通脉冲50₊和50_-)——第一个断路器56——等电位母线2。在时间点t₀上给被检测可控硅阀组3上的正方向回路17脉冲3+，并且经过上述的工作顺序开始了第二组电容器24从正极性电压V₀到负极性电压(时间点t₂)-V₂的过充电，然后是下一个正方向极性电压V₃(时间点t₃)，这样做使整流回路保证电流回路8上的第四个可控硅阀35总是做好闭锁准备。在时间点t₂上给脉冲7_-到第三个可控硅阀组30的可控硅31上，给50_-的脉冲到可控硅电抗器回路50的阀组53反方向55的可控硅上。过充电电流i_RV(t)和电动势e(t)在时序图中t₀÷t₃的时间间隔里有显示，这里 

在时间点t₁上，基本上是开始过充电之后，给了8+脉冲到第四个可控硅阀组35的正方向可控硅36上，并且电流回路8在时间间隔为t₁÷t₄₊中形成了给被检测可控硅阀组3上正方向可控硅17的正极性上的基本电流。在时间点t₃上是开始切断可控硅阀组53上的反方向回路55，此时形成了带有初始尖峰的正方向周波电压(时序图中v₅₃(t)，范围t₃÷t₄)。在时间点t₄上，当电流回路8中的电流i_C(t)近似于零时，可控硅阀53上的正方向回路54和第二个可控硅阀组29上的可控硅回路31上分别给了50+和7+的脉冲，此时第二组电容器24带有从正方向极性电压V₄(时间t₄)到反方向极性电压为-V₅(时间t₅)的过充电，并且充电电压要保证(V₅＞V₄)。这个工作按以下顺序进行：第一个电抗器25——第三个断路器58——第二个电抗器52——可控硅电抗器回路50上的可控硅阀组53上的正方向回路54——第一个断路器56——等电位母线2——被检测阀组3上的正方向回路17——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组 电容器5上的第一个单元22——第一个保护电抗器12——第二个可控硅阀组29(可控硅回路31)。当第二组电容器24再充电时必需对整流产生的有功损耗进行补偿。同时在时间t₄₊÷t₅上强制闭锁第四个可控硅阀组35上的正方向36回路。过充电电流i_RV(t)和电动势e(t)在时序图的t₄÷t₅时间间隔上有显示。这个电流i_RV(t)结束，被检测可控硅阀组3上闭锁正方向回路17，在时间点t₅上形成了带有初始尖峰为V_MR的负方向电压周波，(时序图v_T(t)，范围t₅÷t₆)，并且在t_5-÷t₆₊的时间间隔上可控硅阀组53上脉冲50+和50-是导通状态。同样在时间t₀÷t₅上经过被检测阀组形成了正半周电流i_T(t)＝i_C(t)+i_RV(t)，在时间t₅÷t₆上形成了负半周电压v_T(t)。因为实验站为对称形式，所以流经被检测可控硅阀组3的负半周电流与此相同。此时在时间间隔t₆÷t₈和t₈÷t₉上第二组电容器24就流过了两个过充电过程，并且在时间t₁₀÷t₁₁上为带有再充电的过充电。在时间间隔t₇÷t₁₀₊上电流回路8形成了流经被检测阀组3的负半周基本电流。在时间t₆÷t₁₁和t₁₁÷t₁₂上被检测可控硅阀组3上形成了负半周电流i_T(t)和正方向周波电压v_T(t)。在时间点t_12-上为在第二组电容器24的电压，即V₁₂。在被检测可控硅阀组3上叠加的电压按上述工作顺序为v_T(t_12-)＝e(t_12-)＝-V_S+V₁₂＞0，此时时间点为t_0-。在时间点t₁₂上给了脉冲3+到被检测可控硅阀组3上的正方向回路17，导通上述环节，开始第二组电容器24的过充电，这个过充电从正方向极性电压V₁₂到负方向极性电压-V₁₄(时间点t₁₄)，然后又开始了用于准备闭锁冲击回路9上第五个可控硅阀组44的正方向极性电压V₁₅(时间点t₁₅)，并且在时间点t₁₄上分别给脉冲7-到第三个可控硅阀组30的可控硅回路31上，脉冲50-到可控硅阀组53的反方向55回路上。过充电电流i_RV(t)和电动势e(t)在时序图的t₁₂÷t₁₅上有显示。在时间t₁₃上，基本是开始过充电之后，第五个可控硅阀组44的正方向回路48上给脉冲9+，冲击回路9在时间间隔t₁₃÷t₁₆₊中形成了用于被检测阀组3上正方向17回路的事故电流，电流i_SH(t)为正方向周波。在时间点t₁₅上开始切断可控硅阀组53上的反方向回路55，此时形成了带有初始尖峰的正方向周波电压(时序图中v₅₃(t)，范围t₁₅÷t₁₆)。在时间点t₁₆上，当冲击回路9的电流i_SH(t)近似于零时，第一个可控硅阀组26上正方向回路27和第二个可控硅阀组29的31回路上分别有脉冲7+和6+，第二组电容器24是从正极性V₁₆(时间点t₁₆)到负极性-V₁₇(时间点t₇)带有再充电的过充电，那么工作顺序如下：第一个电抗器25——第一个可控硅阀组26上正方向回路27——等电位母线2——被检测可控硅阀组3上的正方向回路17——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5上的第一个 单元22——第一个保护电抗器11——第二个可控硅阀组29(可控硅回路31)。同时在时间t₁₆₊÷t₁₇上强制闭锁电流回路8上第五个可控硅阀组44的正方向回路48和冲击回路9。过充电电流i_V(t)和电动势e(t)在时序图t₁₆÷t₁₇的时间间隔上有显示，这里 电流i_V(t)结束，被检测可控硅阀组3的正方向回路17闭锁，在时间点t₁₇上被检测可控硅阀组上形成了带有初始尖峰为V_M的负半周电压(时序图v_T(t)，范围到t₁₇)，在到t_17-的范围中第一个可控硅阀组26上的脉冲6+和6-是导通的。这里时间点t₁₇上di_T(t)/dt＝E_V/L₂₅。同样的在时间t₁₂÷t₁₇里，在被检测阀组上形成了正半周电流i_T(t)＝i_SH+i_RV(t)+i_V(t)，在到t₁₇的范围内也形成了负半周电压v_T(t)，这样就是TCR型可控硅阀的故事状态且对其进行检测。 

如果对TCR型可控硅阀组进行工作状态的检测，那么可控硅电抗器回路50的第一个和第二个输出端(见电气原理图1)通过与接地母线1相连的可操作开关51上的第二个断路器57和第四个断路器59和电压振荡回路6上的第二组电容器24的第一个输出端连接。电流回路8中的开关41是投入状态。首先，控制系统13给整流环节7为7+，7-的脉冲，给可控硅电抗器回路50上为50+，50-脉冲。此时第二组电容器24的过充电顺序为：第四个断路器59——可控硅电抗器回路50——第二个断路器57——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5——整流环节7，与以下所陈述的TSC型可控硅阀组进行工作状态的检测相同。第二组电容器24的第一个输出端交流电压为v_E(t)，通过第一个电抗器25和第一个可控硅阀组26给到被检测可控硅阀组3上，第一个可控硅阀组26总是在投入状态。当信号READY出现在驱动板的输出端之后，控制系统13发出指令使可控硅电抗器回路50退出运行，同时导通被检测阀组3，并对其进行工作状态的实验。 

如果对TCR型可控硅阀组进行工作状态的检测，那么可控硅电抗器回路50的第一个和第二个输出端(见电气原理图1)通过与接地母线1相连的可操作开关51上的第二个断路器57和第四个断路器59和电压振荡回路6上的第二组电容器24的第一个输出端连接。电流回路8中的开关41是投入状态。首先，控制系统13给整流环节7为7+，7-的脉冲，给可控硅电抗器回路50上为50+，50-脉冲。此时第二组电容器24的过充电顺序为：第四个断路器59——可控硅电抗器回路50——第二个断路器57——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5——整流环节7，与以下所陈述的TSC型可控硅阀组进行工作状态的检 测相同。第二组电容器24的第一个输出端交流电压为v_E(t)，通过第一个电抗器25和第一个可控硅阀组26给到被检测可控硅阀组3上，第一个可控硅阀组26总是在投入状态。当信号READY出现在驱动板的输出端之后，控制系统13发出指令使可控硅电抗器回路50退出运行，同时导通被检测阀组3，并对其进行工作状态的实验。 

如果对TSC型可控硅阀组进行工作状态的检测，那么可控硅电抗器回路50回路的连接就象给TCR型阀组进行工作状态检测一样：可操作开关的第二个断路器57和第四个断路器59在投入状态。开始准备对被检测可控硅阀3的检测，(驱动板的信号状态为READY)并保证在驱动板的交流电压。为了达到这个目的，投入第一个可控硅阀组26(相当于开关)，第二组电容器24在正极性和负极性上进行(带有再充电的)过充电，工作顺序如下：第四个断路器59——可控硅电抗器回路50——第二个断路器57——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5——整流环节7。在可控硅电抗器回路50上电抗器52的电感量L₅₂见下面公式： 

$L_{52}=(0.7\÷0.8)\·\frac{1}{{(2\·\mathrm{\π}\·f)}^2\·C_{24}}-L_P,---\left(3\right)$

f——系统频率，在电气原理图1上E点的电压近似于正弦曲线，TSC型可控硅阀组RC回路的电阻在高水平非正弦电压情况下无法长时间工作，TCR型可控硅阀组也是如此。在时序图3中的e(t)，v_E(t)，i_RV(t)，v₅₃(t)，7₊，7_-，50₊和50_-显示在范围到t₆的时段上(在时序图3中其它的不需要注意，建议电流回路8不工作)。过充电电流的步长为 在时间点t_1-上第二组电容器24充电到V₁，可控硅电抗器回路50中的可控硅阀组53正方向回路54上叠加的电压为v₅₃(t_0-)＝e(t_1-)＝V₁。在时间点t₁上给脉冲50+和脉冲7+，它们分别对应着可控硅电抗器回路50上的可控硅阀组53的正方向回路54和第二个可控硅阀组29上的可控硅回路31，导通回路并在时间t₁÷t₂上形成长的正方向电流t_RV(时序图中的i_RV(t))。第二组电容器24从V₁到-V₂进行过充电，这里V₁＝V₂，这个过程中过充电能量补偿损耗能量。在时间点t₂上切断了可控硅电抗器回路50中的可控硅阀组53上正方向回路54，形成了带有初始尖峰的负周波电压(时序图中v₅₃(t)，时间间隔t₂÷t₄)。在时间点t₄上给脉冲50-到可控硅电抗器回路50上的可控硅阀组53的反方向回路55上，给脉冲7_-到第三个可控硅阀组30上的可控硅回路31上，导通回路并在时间t₄÷t₆上形成长的负方向 电流t_RV(时序图上的i_RV(t)。如果在上述工作中电压从第二组电容器24的第一个输出端(时序图中的v_E(t)在到时间为t₆的时段)经过第一个电抗器25和第一个可控硅阀组26给到被检测阀组3上那么被检测阀组3上的驱动板得到电源。在直流电压源4的输出端电压+V_S和-V_S进行变化，调节交流电压v_E(t)的幅值。在实验站的这种工作状态下可以对所有类型可控硅阀组在近似正弦曲线的高压下进行检测。驱动板输出端的信号READY进入控制系统13的输入端，闭锁第一个可控硅阀组26，给控制脉冲到电流回路8和被检测可控硅阀组3上，用于它的电流负载。我们再看下时序图3，第一个可控硅阀组26退出运行，从电流回路8上流过被检测阀组3的电流为i_T(t)＝i_C(t)，需要说明的是电流回路8中的第四个可控硅阀组35和被检测阀组3同时由控制脉冲8+和3+进行控制，脉冲8_-和3_-也同样如此，电流转换i_C(t)和i_T(t)是过零点的。在时序图3中的i_C(t)，i_T(t)，8_-和3_-是指在时间点t₀上开始形成长度为2/f的负半周电流。在电流为不连续流过的情况下，被检测阀组3上的驱动板由连接在可控硅回路上的电流互感提供能量。为了在控制失控的情况下给TSC型可控硅阀组进行事故状态的检测，实验站需投入冲击回路9。为了完成这个工作，冲击电容42从第二个自耦变压器45提供能量的二极管整流47经过充电电阻46进行充电。冲击电流的幅值和长度在公式(1)和(2)中有说明。在时间点t₃上，电流经过被检测阀组3允许为零(时序图中i_T(t)，时间t₃)，和中断。在时间t₅(t₅-t₃≈2/f)上，第五个可控硅阀组44上正方向48回路和被检测阀组3上的正方向17回路有脉冲9₊和3₊，导通回路并使被检测阀组3上流过冲击电流(时序图中i_SH(t)和i_T(t)，时间间隔t₅÷t₇₊)，结束之后在时间点t₇上给第一个可控硅阀组26正方向回路27上脉冲6₊，给第二个可控硅阀组29上可控硅回路30上脉冲7₊，使回路导通。此时第二组电容器24充电到正极性的V₇，在t₇÷t₈的时间中开始过充电，过程如下：第一个电抗器25——第一个可控硅阀组26(正方向回路27)——等电位母线2——被检测阀组3(正方向回路17)——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5(第一个单元22)——第一个保护电抗器11——第二个可控硅阀组29(可控硅回路31)。在这个过程中流过的电流i_V(t)的步长为 它是为了闭锁第五个可控硅阀组44上正方向回路48并且在被检测可控硅阀组3上形成在负周波上带有初始尖峰的V_M电压(时序图中的v_T(t)，到时间点t₈)。在时间t₅÷t₈中形成了在被检测可控硅阀组3上的事故电流i_T(t)＝i_SH(t)+i_V(t)。如果被检测可控硅阀上的事故电流必需为两个周 波，那么实验站的冲击回路9就必需是双倍的过充电。当下降电流i_SH(t)到零时在时间点t₇上提供补充脉冲9-和3-分别到第五个可控硅阀组44的反方向回路49和被检测阀组3的反方向回路18。结论就是在负方向周波上得到了事故电流(时序图中i_SH(t)，范围t₇₊÷t₉₊)。除此之外，在这个状态下第二组电容器24在时间t₂电压为-V₂时是切断的，因此需要闭锁第五个可控硅阀组44上反方向回路49产生的负半周电流。在时间点t₉上给脉冲7-和6-分别到第三个可控硅阀组30的可控硅回路31和第一个可控硅阀组26的反方向回路28上。第二组电容器24充电到负极性的-V₉，开始在t₉÷t₁₀的时间间隔里进行过充电，过程如下：第三个可控硅阀组30(可控硅回路31)——第二个保护电抗器12——第一组电容器5(第二个单元23)——第二个电流互感器16——接地母线1——被检测可控硅阀组3(反方向回路18)——等电位母线2——第一个可控硅阀组26(反方向回路28)——第一个电抗器25。在这个过程中流过的电流为i_V(t)长度为t_V，用于闭锁第五个可控硅阀组44上反方向回路49并且在被检测可控硅阀组3上形成在正极性上带有初始尖峰的电压V_M(时序图中v_T(t)，到时间点t₉)。在时间t₅÷t₁₀中形成流经被检测可控硅阀组3上的事故电流i_T(t)＝i_SH(t)+i_V(t)。 

实验对不对称可控硅构成的阀组进行检测时，连线方式与对TSC型阀组检测时是一样的：可操作开关的第二个断路器57和第四个断路器59是投入状态。在实验站对非对称可控硅阀组进行检测时变压器33的电流为单极性方向，分流了电流回路8中的辅助可控硅阀组38，而另一极性方向的电流则通过了被检测可控硅阀组3，除此之外，在形成通过被检测阀组3的实际电压时要考虑电压振荡回路6和可控硅电抗器回路50。不对称可控硅阀组可以理解为被检测阀组3的正方向17回路(在原理图1中用粗线表示)。在时间点t_0-上，第二组电容器24的电压等于V₀，此时流过被检测阀组3上的电压为v_T(t_0-)＝e(t_0-)＝-V_S+V₀＞0，按以下顺序进行：接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5上的第二个单元23——第二个保护电抗器12——第三个可控硅阀组30(二极管回路32)——第二组电容器24——第一个电抗器25——第一个可控硅阀组26(导通脉冲6₊和6_-)——等电位母线2。在时间点t₀上给脉冲3₊和7₊分别到被检测可控硅阀组3和第二个可控硅阀组29上的可控硅回路31上，这是为了导通第二组电容器24，并使其开始从正极性电压V₀到负极性-V₂(时间点t₂)带有(V₂＞V₀)再充电的过充电，这个过程按以下顺序进行的：第一个电抗器25——第一个可控硅阀组26(正 方向回路27)——等电位母线2——被检测可控硅阀3——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5(第一单元22)——第一个保护电抗器11——第二个可控硅阀组29(可控硅回路31)。在时间点t₁上，实际上就是在开始过充电之后，给第四个可控硅阀组35的正方向36回路上脉冲8₊，并且电流回路8上在时间t₁÷t₅之内形成了用于被检测可控硅阀组3上基本的正方向电流周波。因为在时间点t₂上给了脉冲6-到第一个可控硅阀组26反方向回路28上，所以第二组电容器24开始了从负极性方向-V₂到正极性方向V₃(时间点t₃)的过充电，工作顺序按上面所陈述的相同。准备整流回路是用于闭锁电流回路8上的第四个可控硅阀组35的。过充电电流i_V(t)和电动势e(t)在时序图中t₀÷t₃时间内有描述，这里 

在时间点t₃上开始切断第一个可控硅阀组26的反方向回路28，此时形成了带有初始尖峰的正方向周波电压(时序图v₂₆(t)，范围t₃÷t₄)。在时间点t₄上，当电流回路8的电流i_C(t)近似于零时，给6₊的脉冲到第一个可控硅阀组26的正方向回路27上，并且第二组电容器24从正极性V₄(时间点t₄)到负极性-V₆(时间点t₆)进行过充电，工作顺序如下：第一个电抗器25——第一个可控硅阀组26(正方向回路27)——等电位母线2——被检测可控硅阀组3——接地母线1——第二个电流互感器16——第一组电容器5(第二个单元23)——第二个保护电抗器12——第三个可控硅阀组30(二极管回路32)。同时在t₅÷t₆时间内强制闭锁电流回路8中的第四个可控硅阀组35的正方向回路36。过充电电流i_V(t)和电动势e(t)在时序图中t₄÷t₆时间内有描述。这个电流结束之后，被检测可控硅阀组3闭锁，在时间点t₆上形成了带有初始尖峰的负半周电压V_M(时序图v_T(t)，范围t₆÷t₇)，此时在t_6-÷t₁₂₊时间之内第一个可控硅阀组26上有脉冲6₊和6_-。在时间点t_7-上被检测可控硅阀组3上流过的电压为v_T(t_7-)＝e(t_7-)＝V_S-V₇＜0，这里-V₇是在时间点t₇上第二组电容器24的电压值。在时间点t₇上给脉冲7-到第三个可控硅阀组30的可控硅回路31上，给脉冲50_-到可控硅电抗器回路50的可控硅阀组53上的反方向回路55。第二组电容器24从-V₇到V₁₀(时间点t₁₀)进行(带有V₁₀＞V₇再充电的)过充电，工作顺序如下：第三个可控硅阀组30(可控硅回路31)——第二个保护电抗器12——第一组电容器5(第二单元23)——第二个电流互感器16——接地母线1——第二个断路器57——可控硅电抗器回路50——第四个断路器59。过充电时间为 

在时间点t₉上给脉冲8_b到辅助可控硅阀组38的反方向回路40上，它分流了电流回路8上的反方向电流(时序图中i₃₈(t)，时间间隔 t₉÷t₁₁)。经过一个周波系统电压在时间点t₁₀上重复了t₀时间点。同样的，在时间间隔t₀÷t₆之中经过被检测可控硅阀组3形成了正半周电流i_T(t)＝i_C(t)+i_V(t)，在时间t₆÷t₁₂的范围中被检测可控硅阀组3上形成了双极性周波电压v_T(t)。到时间点t₆的时间间隔附加了到时间点t₈的反方向周波，正周波电压v_T(t)可以调节检查并安全地对被检测可控硅阀组3进行闭锁。 

Claims (4)

1.用于可控硅阀组检测的实验站，包括用于连接被检测阀组的接地母线和等电位母线；整流环节；通过第一个和第二个输出端分别与等电位母线和整流环节输出端连接的电压振荡回路；双极性直流电压源；零极与接地母线相连，正负极分别与整流环节相对应连接的双极性电容器；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路；所述的电压振荡回路包括第一个可控硅阀组，第一个电抗器和第二组电容器，第二组电容器的第一个输出端与串联的第一个电抗器和第一个可控硅阀组相连，第一个可控硅阀组与电压振荡回路的第一个输出端相连接，并且第二组电容器的第二个输出端与电压振荡回路的第二个输出端相连接；本发明的特征在于：当对可控硅阀组进行实验时要导通由可控硅电抗器组成的可控硅电抗器回路，此可控硅电抗器回路通过可操作开关或者是直接连接在电压振荡回路中第二组电容器的第一个输出端与接地母线之间，或者是与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联。

2.根据权利要求1所述的用于可控硅阀组检测的实验站，其特征在于，所述的可控硅电抗器回路是由可控硅阀组和第二个电抗器串联构成的。

3.根据权利要求2所述的用于可控硅阀组检测的实验站，其特征在于，所述的可控硅阀组是由正反并联可控硅构成串联在回路中的。

4.权利要求1至3中任一项所述用于可控硅阀组检测的实验站的应用，其特征在于，该实验站可用于在正常工作和事故过载情况下对TCR型阀组进行实验；用于对TSC型阀组在工作和事故状态条件下进行驱动板满功率宽范围的实验；在工作和过载状态下阀组的不对称控制实验；任何一个阀组在正弦曲线特性下的高电压实验以及其它。 

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