CN103278758B - 一种大功率晶闸管关断特性测试方法及其测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率晶闸管关断特性测试方法及其测试装置，其装置包括恒流源、电压源、试品阀晶闸管T、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2；辅助阀晶闸管T1和试品阀晶闸管T串联后与恒流源并联；辅助阀晶闸管T2和电压源串联后与恒流源并联；电压源阴极接地。本发明的方法是采用两套电源系统分别为试品晶闸管提供恒定运行电流、反向高压，试验时将恒流源输出的电流和高电压源输出的电压交替施加于被试晶闸管上，以等效晶闸管在实际运行中的开通关断过程。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种大功率晶闸管关断特性测试方法及其测试装置。
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——直流晶闸管的运行可靠性对系统安全运行至关重要，而晶闸管的关断特性直接影响到晶闸管运行的可靠性。
为了研究晶闸管的关断特性，对晶闸管进行试验是一种必需的手段。根据IEC60700标准对晶闸管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，把晶闸管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晶闸管的关断特性。目前晶闸管厂家对于晶闸管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
针对现有技术的不足，本发明提出一种大功率晶闸管关断特性测试方法及其测试装置，其结构灵活，参数调节方式简便，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求，并且保证了流过晶闸管的电流更接近于实际运行工况，试验等效性更好。
本发明提供的一种大功率晶闸管关断特性测试方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将试品阀晶闸管T加热到晶闸管实际运行工况时的温度，并使其恒温；
(2)触发所述试品阀晶闸管T和辅助阀晶闸管T1，同时对电容器C进行充电；
(3)充电完成后触发辅助阀晶闸管T2，流过所述试品阀晶闸管T的电流转移到所述辅助阀晶闸管T2，所述试品阀晶闸管T在所述电容器C的反压下关断，完成关断应力测试；
(4)改变晶闸管的温度，测量所述试品阀晶闸管T在不同工况下的关断特性。
其中，步骤(1)中，加热模块对所述试品阀晶闸管T进行加热，加热到晶闸管实际运行工况时的温度，并保持20～30分钟使其恒温。
其中，步骤(3)所述电容器C充电到设定的电压值后，触发所述辅助阀晶闸管T2，同时关断恒流源G，所述试品阀晶闸管T在反压下关断完成一次关断测试。
其中，通过改变设定的温度值，验证试品晶闸管反向恢复电荷随温度的升高而增大；
通过改变固定电容器C上的电压值和抽头电抗器的电感值，验证试品晶闸管反向恢复电荷随电流下降率的增大而增大。
本发明基于另一目的提供的一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其改进之处在于，所述测试装置包括恒流源G、电流源G1、试品阀晶闸管T、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、电容器C和加热模块；
所述辅助阀晶闸管T1和试品阀晶闸管T串联后与所述电流源G1并联；
所述辅助阀晶闸管T2和所述电容器C串联后与所述电流源G1并联；
所述恒流源G与所述电容器C并联；
所述加热模块与所述试品阀晶闸管T并联；
所述电流源G1负极接地。
其中，所述测试装置包括二极管D1和放电回路；
所述二极管D1与所述辅助阀晶闸管T1反并联；
所述放电回路与所述电容器C并联，其包括串联的开关K和电阻R2。
其中，所述测试装置包括电感L1和电感L2；
所述电感L1连接在所述恒流源与所述辅助晶闸管T1的阳极之间；
所述电感L2连接在所述辅助阀晶闸管T1的阳极与所述辅助晶闸管T2的阳极之间。
其中，所述试品阀晶闸管T包括晶闸管、电容C1和电阻R1；
所述电容C1和电阻R1串联后与所述晶闸管并联；
所述晶闸管的阳极与所述辅助晶闸管T1的阴极连接，所述晶闸管的阴极接地。
其中，所述测试装置包括与所述电流源G1并联的避雷器。
其中，所述电流源G1为低压大电流恒流源，用于为试品阀晶闸管T提供导通期间的直流电流。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1、本发明通过使用恒流源使晶闸管导通后流过的电流为恒定电流，使试品导通后更接近于实际运行波形，试验效果更好。
2、本发明采用的电抗器，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、本发明在采用加热模块，可以测量在不同温度下的反向恢复电荷值，能更好的反映晶闸管的实际工况。
附图说明
图1为本发明提供的测试装置电路示意图。
图2为本发明提供的试品阀晶闸管T在基本工作模式下电压、电流波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实施例主要阐述了一种大功率晶闸管关断特性测试方法及其测试装置，其基本思路是采用两套电源系统分别为试品晶闸管提供恒定运行电流、反向高压，试验时将恒流源输出的电流和高电压源输出的电压交替施加于被试晶闸管上，以等效晶闸管在实际运行中的开通关断过程。
具体的，本实施例提出的一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其电路示意图如图1所示，具体包括恒流源G、电流源G1、试品阀晶闸管T、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、电容器C和加热模块；辅助阀晶闸管T1和试品阀晶闸管T串联后与电流源G1并联；辅助阀晶闸管T2和电容器C串联后与电流源G1并联；恒流源G与电容器C并联；加热模块与试品阀晶闸管T并联；电流源G1负极接地。
其中，试品阀晶闸管T包括晶闸管、电容C1和电阻R1；电容C1和电阻R1串联后与晶闸管并联；晶闸管的阳极与辅助晶闸管T1的阴极连接，晶闸管的阴极接地。
其中，加热模块可以为依次串联的绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B；绝缘导热板A和绝缘导热板B连接在试品阀晶闸管T两端；试验主电路单元和所述加热回路单元通过所述绝缘导热板A和绝缘导热板B进行电气隔离。
优选的，为了保护晶闸管，本实施例在辅助阀晶闸管T1两端反并联一个二极管D1，用于起隔离作用。
优选的，本实施例还包括放电回路，与电容器C并联，用于对电容器C放电。其包括串联的开关K和电阻R2。
优选的，为了电路的缓冲作用，本实施例还添加了两个电感，抽头电感L1和抽头电感L2；电感L1连接在恒流源与辅助晶闸管T1的阳极之间；电感L2连接在辅助阀晶闸管T1的阳极与辅助晶闸管T2的阳极之间。通过调节L1和L2的值，变化晶闸管过零的di/dt值，可以用来改变晶闸管的反向恢复特性，从而对比不同情况下的恢复特性。
优选的，为了系统的保护作用，本实施例设置了一个与恒流源并联的避雷器，其保护作用。
优选的，本实施例的高压源由恒流源和充电电容器C组成，试验时由恒流源对电容器C充电，使之达到所需的试验电压，以提供试品晶闸管阻断其间的高电压。
对应的，本实施例提出的一种大功率晶闸管关断特性测试方法，包括如下步骤：
(1)加热模块对所述试品阀晶闸管T进行加热，加热到晶闸管实际运行工况时的温度，并保持20～30分钟使其恒温；
(2)触发所述试品阀晶闸管T和辅助阀晶闸管T1，同时对电容器C进行充电；
(3)充电完成后触发辅助阀晶闸管T2，流过所述试品阀晶闸管T的电流转移到所述辅助阀晶闸管T2，同时关断恒流源G，所述试品阀晶闸管T在所述电容器C的反压下关断，完成关断应力测试；
(4)改变晶闸管的温度，测量所述试品阀晶闸管T在不同工况下的关断特性。不同工况包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。
本实施例装置中的低压大电流恒流源(例如200V，6000A)，与试品晶闸管并联，其作用是为试品晶闸管提供导通期间的直流电流，所以流过所述试品阀晶闸管T的电流为恒定大电流。
本实施例通过改变设定的温度值，验证试品晶闸管反向恢复电荷随温度的升高而增大；通过改变固定电容器C上的电压值和抽头电抗器的电感值，验证试品晶闸管反向恢复电荷随电流下降率的增大而增大。
图2给出了本电路的基本工作模式下试品阀电流、电压的周期波形。
现根据电路时序简单说明本电路的基本工作原理：
t0时刻同时触发辅助晶闸管T1和试品晶闸管T，恒流源电流流过晶闸管；
t1时刻断开恒流源，同时触发辅助晶闸管T2，流过试品晶闸管的电流转移到辅助阀；
t2时刻试品晶闸管开始承受反压；
t3时刻试品晶闸管反向电压达到最大；
t4时刻晶闸管反向电流过零，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)
1.一种大功率晶闸管关断特性测试方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将试品阀晶闸管T加热到晶闸管实际运行工况时的温度，并使其恒温；
(2)触发所述试品阀晶闸管T和辅助阀晶闸管T1，同时对电容器C进行充电；
(3)充电完成后触发辅助阀晶闸管T2，流过所述试品阀晶闸管T的电流转移到所述辅助阀晶闸管T2，所述试品阀晶闸管T在所述电容器C的反压下关断，完成关断应力测试；
(4)改变晶闸管的温度，测量所述试品阀晶闸管T在不同工况下的关断特性；
步骤(1)中，加热模块对所述试品阀晶闸管T进行加热，加热到晶闸管实际运行工况时的温度，并保持20～30分钟使其恒温；
步骤(3)所述电容器C充电到设定的电压值后，触发所述辅助阀晶闸管T2，同时关断恒流源G，所述试品阀晶闸管T在反压下关断完成一次关断测试；
测试装置包括恒流源G、电流源G1、试品阀晶闸管T、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、电容器C和加热模块；
所述辅助阀晶闸管T1和试品阀晶闸管T串联后与所述电流源G1并联；
所述辅助阀晶闸管T2和所述电容器C串联后与所述电流源G1并联；
所述恒流源G与所述电容器C并联；
所述加热模块与所述试品阀晶闸管T并联；
所述电流源G1负极接地；
所述测试装置包括电感L1和电感L2；
所述电感L1连接在所述恒流源与所述辅助阀晶闸管T1的阳极之间；
所述电感L2连接在所述辅助阀晶闸管T1的阳极与所述辅助阀晶闸管T2的阳极之间。
2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，
通过改变设定的温度值，验证试品阀晶闸管反向恢复电荷随温度的升高而增大；
通过改变固定电容器C上的电压值和抽头电抗器的电感值，验证试品阀晶闸管反向恢复电荷随电流下降率的增大而增大。
3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试装置包括二极管D1和放电回路；
所述二极管D1与所述辅助阀晶闸管T1反并联；
所述放电回路与所述电容器C并联，其包括串联的开关K和电阻R2。
4.如权利要求1或3所述的测试方法，其特征在于，所述试品阀晶闸管T包括晶闸管、电容C1和电阻R1；
所述电容C1和电阻R1串联后与所述晶闸管并联；
所述晶闸管的阳极与所述辅助阀晶闸管T1的阴极连接，所述晶闸管的阴极接地。
5.如权利要求1或3所述的测试方法，其特征在于，所述测试装置包括与所述电流源G1并联的避雷器。
6.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述电流源G1为低压大电流恒流源，用于为试品阀晶闸管T提供导通期间的直流电流。
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