CN103176117A - 一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元分别并联在试品晶闸管两端。本发明提供的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，结构灵活，参数调节方式简便（只需调节电感、电压等参数），试验方式多，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置。
背景技术
晶闸管容量的提升使其应用范围拓展到输电领域。目前，以高压串联晶闸管为基础的高压直流输电技术在世界范围内快速发展，尤其是在我国得到大规模的应用，并在远距离输电及大规模电网互联方面发挥了良好的技术优势，取得了良好的经济效益。随着直流输电电压、输送容量的提高，直流输电系统的关键设备——直流换流阀的运行可靠性对系统安全运行至关重要，而换流阀的关断特性直接影响到换流阀运行的可靠性。
为了研究换流阀的关断特性，对换流阀进行试验是一种必需的手段。根据IEC60700标准对换流阀做的型式试验和例行试验，主要考虑的是阀模块的整体结构，对单个晶闸管的特性考核的不够详细，单个晶闸管之间的分散性考核不出来，因此有必要建立晶闸管关断的试验平台，把换流阀运行的参数折算到单个晶闸管级上来，通过改变外加电压值、阻尼回路参数、结温等，实测各种工况下各种因素对反向恢复电荷以及反向过冲的影响，从而等效实际工况下换流阀的关断特性。目前晶闸管厂家对于换流阀关断特性的研究仅仅局限于测量晶闸管的反向恢复电荷，虽然能反映晶闸管的特性，但是其等效性却不尽理想。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，结构灵活，参数调节方式简便（只需调节电感、电压等参数），试验方式多，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元分别并联在试品晶闸管两端。
所述试验主电路单元包括固定电容器C、开关KC、电阻r2、抽头电抗器L2和饱和电抗器L1；所述开关KC和电阻r2串联后并联在所述固定电容器C两端，所述固定电容器C通过抽头电抗器L2连接饱和电抗器L1。
所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。
所述保护回路单元包括避雷器、BOD电路板、TTM触发电路板、阻尼电阻Rd和阻尼电容Cd；其中，阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路、避雷器和BOD电路板分别并联在试品晶闸管两端；所述TTM触发电路板触发所述试品晶闸管。
所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的固定电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出脉冲给所述TTM触发电路板，TTM触发电路板触发试品晶闸管，试品晶闸管导通后固定电容器C通过抽头电抗器L2放电，试品晶闸管承受反压完成在不同工作条件下的关断应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到实际工况结温；所述保护回路单元防止电压电流过冲对试品晶闸管损坏。
所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用可变频高压恒流源给电容充电，充电效率大大提高；
2、本发明采用抽头电抗器，可以把实际工程中的换相电感都包括在内，并且可以实现多种电压组合，因此试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广；
3、本发明采用加热回路单元，可以测量在不同温度下的反向恢复电荷值，能更好的反映换流阀的实际工况。
附图说明
图1是本发明实施例中基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置结构图；
图2是基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置基本工作模式下试品晶闸管电压和电流周期波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明采用可变频高压恒流源给固定电容器充电，固定电容器电压充到一定值后断开可变频高压恒流源，同时触发试品晶闸管。通过试验主电路单元中的抽头电抗器L2来等效换相电抗，通过改变抽头电抗器L2的值来改变试品晶闸管电流过零的di/dt值。固定电容器通过抽头电抗器L2放电，为试品晶闸管开通提供正弦半波电流，并在晶闸管电流过零后提供反压。加热回路单元实现不同的结温下的关断特性。该试验装置结构灵活，参数调节方式简便（只需调节电感、电压等参数），试验方式多，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求。
如图1，本发明提供一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元分别并联在试品晶闸管两端。
所述试验主电路单元包括固定电容器C、开关KC、电阻r2、抽头电抗器L2和饱和电抗器L1；所述开关KC和电阻r2串联后并联在所述固定电容器C两端，所述固定电容器C通过抽头电抗器L2连接饱和电抗器L1。
所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。
所述保护回路单元包括避雷器、BOD电路板、TTM触发电路板、阻尼电阻Rd和阻尼电容Cd；其中，阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路、避雷器和BOD电路板分别并联在试品晶闸管两端；所述TTM触发电路板触发所述试品晶闸管。
所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的固定电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出脉冲给所述TTM触发电路板，TTM触发电路板触发试品晶闸管，试品晶闸管导通后固定电容器C通过抽头电抗器L2放电，试品晶闸管承受反压完成在不同工作条件下的关断应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到实际工况结温；所述保护回路单元防止电压电流过冲对试品晶闸管损坏。
所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。
如图2，通过选择电抗器和电容器的参数，使半波电流的周期能够保证试品晶闸管完全开通。t0～t1期间恒流源开始给固定电容器C充电；t1时刻固定电容器电压达到所需试验电压；t2时刻触发试品晶闸管，产生振荡电流半波；t2～t3期间试品晶闸管流过半波电流，试品晶闸管完全导通；t3时刻流过试品晶闸管的电流过零，开始流过反向电流；t4时刻试品晶闸管开始承受反压；t5时刻试品晶闸管反向电压达到最大值；t6时刻试品晶闸管反向电流过零，试品晶闸管承受反压关断。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元分别并联在试品晶闸管两端。
2.根据权利要求1所述的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述试验主电路单元包括固定电容器C、开关KC、电阻r2、抽头电抗器L2和饱和电抗器L1；所述开关KC和电阻r2串联后并联在所述固定电容器C两端，所述固定电容器C通过抽头电抗器L2连接饱和电抗器L1。
3.根据权利要求1所述的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。
4.根据权利要求1所述的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述保护回路单元包括避雷器、BOD电路板、TTM触发电路板、阻尼电阻Rd和阻尼电容Cd；其中，阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路、避雷器和BOD电路板分别并联在试品晶闸管两端；所述TTM触发电路板触发所述试品晶闸管。
5.根据权利要求1所述的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的固定电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出脉冲给所述TTM触发电路板，TTM触发电路板触发试品晶闸管，试品晶闸管导通后固定电容器C通过抽头电抗器L2放电，试品晶闸管承受反压完成在不同工作条件下的关断应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到实际工况结温；所述保护回路单元防止电压电流过冲对试品晶闸管损坏。
6.根据权利要求5所述的基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于：所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。
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