CN105203938A - 一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置及其检测方法。该检测装置包括所述测试装置包括真空接触器、晶闸管Thry1、试品晶闸管Thry2、电源、可调饱和电抗器L、电容器C1和C2、加热回路以及阻尼回路；测试方法采用一台电源给两组电容器充电，一组电容器电压充到一定值后断开电源，同时触发晶闸管，为试品晶闸管提供一个正弦半波电流，另一组电容器为试品晶闸管提供正向电压。试品晶闸管包括加热部分，来实现不同的结温下的正向恢复特性测试。

Description

一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种直流输电换流阀的检测装置及其检测方法，具体讲涉及一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置及其检测方法。

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，世界范围内以高压串联晶闸管为基础的高压直流输电技术得到了快速发展，我国也得到了大规模应用，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，对直流输电系统的关键设备——直流换流阀的可靠性提出了更高要求，而换流阀的正向恢复特性直接影响到换流阀运行的可靠性。

导致诸多不良后果的换相失败是高压直流输电系统中常见故障，如直流系统电压降低，电流增大，输送功率减少，换流阀寿命缩短等。连续或同时换相失败时，可能导致直流系统停运进而对社会安全经济运行造成严重影响。换向失败的主要原因是关断时间内晶闸管承受外电路带来的正向电压，因此，检测晶闸管正向恢复特性对抑制换向失败非常重要。

对于换流阀正向恢复特性的检测一般局限于测量晶闸管自身，等效性不尽理想，同时需要三到四个电源，控制时序复杂，投资较大。因此需要建立具有良好等效性的晶闸管正向恢复特性检测平台，把换流阀的运行参数折算到单个晶闸管级上，再通过改变外加电压值、电容电感参数、结温等工况，实测各种因素对正向恢复特性的影响，从而获得等效实际工况下换流阀的正向恢复特性。

上述现有技术的缺点是不能满足对大功率半导体器件在不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值和不同di/dt条件下进行正向恢复特性试验；不能用单一电源给电容充电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置及其检测方法，该方法采用一台电源给两组电容器充电，一组电容器电压充到一定值后断开电源，同时触发试品晶闸管，为试品晶闸管提供一个正弦半波电流，另一组电容器为试品晶闸管提供正向电压。试品晶闸管包括加热部分，来实现不同的结温下的正向恢复特性测试。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置，其改进之处在于，所述检测装置包括真空接触器、晶闸管Thry1、试品晶闸管Thry2、电源、可调饱和电抗器L、电容器C1和C2、加热回路以及阻尼回路；所述真空接触器一端与电源的正极连接，真空接触器的另一端与晶闸管Thry1的阳极连接，晶闸管Thry1的阴极与电抗器L1的一端连接；电抗器L1的另一端与可调饱和电抗器L的一端连接；可调饱和电抗器L的另一端与阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路连接；

所述阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管Thry2组成，所述试品晶闸管Thry2与加热回路并联；

所述电容器C1的一端与电抗器L2的一端连接，电抗器L2的另一端与真空接触器和晶闸管Thry1之间的公共端连接；所述电容器C2的一端与晶闸管Thry1的阴极连接，所述电容器C1的另一端、电容器C2的另一端、电源的负极、试品晶闸管Thry2的阴极以及阻尼回路中的阻尼电阻均接地；所述加热回路将试品晶闸管Thry2加热到试验结温。

进一步地，所述加热回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过调节加热回路中电阻丝的大小来调整试品晶闸管Thry2两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能；

所述阻尼回路包括串联的阻尼电容与阻尼电阻；所述阻尼回路用于调谐、滤波和防止冲击电流。

本发明还提供一种大功率晶闸管正向恢复特性测试装置的测试方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)t0时刻闭合真空接触器并触发晶闸管Thry1的门级trig1，通过电源对电容器C1和C2完全充电，关断晶闸管Thry1，电容器C1和C2电压达到所需试验电压；

(2)t1时刻触发试品晶闸管Thry2的门极trig2，试品晶闸管Thry2承受来自电容器C2通过可调饱和电抗器L放电产生的正弦半波电流；

(3)t2时刻流过试品晶闸管Thry2的电流过零，开始流过反向电流，承受反压；

(4)t3时刻试品晶闸管Thry2反向电流过零，试品晶闸管Thry2承受反压关断；

(5)t4时刻触发晶闸管Thry1的门极trig1，在试品晶闸管Thry2两端施加具有规定幅值和变化率的正向电压。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本检测装置拓扑结构功能全面，能够满足对大功率半导体器件在不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值和不同di/dt条件下进行正向恢复特性试验；

2、该检测方法采用单一电源给电容充电，结构简单，节省投资。

3、该检测方法采用两组电容器分别为试品晶闸管提供一个正弦半波电流和正向电压，方式灵活。

4、该检测方法在采用恒温装置，可以测量在不同温度下的关断时间，能更好的反映换流阀的实际工况。

附图说明

图1是本发明提供的晶闸管正向恢复特性检测装置原理图；

图2是本发明提供的该检测方法下试品晶闸管典型电流、电压波形图。

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。

本发明提供的晶闸管正向恢复特性检测装置原理图如图1所示，检测装置包括真空接触器、晶闸管Thry1、试品晶闸管Thry2、电源、可调饱和电抗器L、电容器C1和C2、加热回路以及阻尼回路；所述真空接触器一端与电源的正极连接，真空接触器的另一端与晶闸管Thry1的阳极连接，晶闸管Thry1的阴极与电抗器L1的一端连接；电抗器L1的另一端与可调饱和电抗器L的一端连接；可调饱和电抗器L的另一端与阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路连接；

所述阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管Thry2组成，所述试品晶闸管Thry2与加热回路并联；

所述电容器C1的一端与电抗器L2的一端连接，电抗器L2的另一端与真空接触器和晶闸管Thry1之间的公共端连接；所述电容器C2的一端与晶闸管Thry1的阴极连接，所述电容器C1的另一端、电容器C2的另一端、电源的负极、试品晶闸管Thry2的阴极以及阻尼回路中的阻尼电阻均接地；所述加热回路将试品晶闸管Thry2加热到试验结温。

加热回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过自动调节加热回路中电阻丝的大小来调整试品晶闸管Thry2两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能；所述阻尼回路包括串联的阻尼电容与阻尼电阻；所述阻尼回路用于调谐、滤波和防止冲击电流。

电源部分，与电容器C1并联，其作用是为电容器C1和C2充电。调节可调电容器C2(可调电容器C2)与可调饱和电抗器L的参数，可以实现对被试器件不同电压、不同电流峰值和不同di/dt条件下的正向恢复特性试验。

图2给出了本电路的基本工作模式下试品晶闸管的电流、电压波形，电路工作过程如下：

(1)t0时刻闭合真空接触器并触发晶闸管Thry1的门级trig1，通过电源对电容器C1和C2完全充电，关断晶闸管Thry1，电容器C1和C2电压达到所需试验电压；

(2)t1时刻触发试品晶闸管Thry2的门极trig2，试品晶闸管Thry2承受来自电容器C2通过可调饱和电抗器L放电产生的正弦半波电流；

(3)t2时刻流过试品晶闸管Thry2的电流过零，开始流过反向电流，承受反压；

(4)t3时刻试品晶闸管Thry2反向电流过零，试品晶闸管Thry2承受反压关断；

(5)t4时刻触发晶闸管Thry1的门极trig1，在试品晶闸管Thry2两端施加具有规定幅值和变化率的正向电压。

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，所属领域的普通技术人员应当理解：尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，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，未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种大功率晶闸管正向恢复特性检测装置，其特征在于，所述检测装置包括真空接触器、晶闸管Thry1、试品晶闸管Thry2、电源、可调饱和电抗器L、电容器C1和C2、加热回路以及阻尼回路；所述真空接触器一端与电源的正极连接，真空接触器的另一端与晶闸管Thry1的阳极连接，晶闸管Thry1的阴极与电抗器L1的一端连接；电抗器L1的另一端与可调饱和电抗器L的一端连接；可调饱和电抗器L的另一端与阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路连接；

所述阻尼回路-试品晶闸管Thry2并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管Thry2组成，所述试品晶闸管Thry2与加热回路并联；

所述电容器C1的一端与电抗器L2的一端连接，电抗器L2的另一端与真空接触器和晶闸管Thry1之间的公共端连接；所述电容器C2的一端与晶闸管Thry1的阴极连接，所述电容器C1的另一端、电容器C2的另一端、电源的负极、试品晶闸管Thry2的阴极以及阻尼回路中的阻尼电阻均接地；所述加热回路将试品晶闸管Thry2加热到试验结温。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加热回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过调节加热回路中电阻丝的大小来调整试品晶闸管Thry2两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能；

所述阻尼回路包括串联的阻尼电容与阻尼电阻；所述阻尼回路用于调谐、滤波和防止冲击电流。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的大功率晶闸管正向恢复特性测试装置的测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)t0时刻闭合真空接触器并触发晶闸管Thry1的门级trig1，通过电源对电容器C1和C2完全充电，关断晶闸管Thry1，电容器C1和C2电压达到所需试验电压；

(2)t1时刻触发试品晶闸管Thry2的门极trig2，试品晶闸管Thry2承受来自电容器C2通过可调饱和电抗器L放电产生的正弦半波电流；

(3)t2时刻流过试品晶闸管Thry2的电流过零，开始流过反向电流，承受反压；

(4)t3时刻试品晶闸管Thry2反向电流过零，试品晶闸管Thry2承受反压关断；

(5)t4时刻触发晶闸管Thry1的门极trig1，在试品晶闸管Thry2两端施加具有规定幅值和变化率的正向电压。