CN109884494A - 一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本公开揭示了一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统，包括：工频电源AC、电阻分压器、波形输出个数控制模块CTR、全控型功率电子开关Q、瞬态限流电阻r1、机械开关SW、调压器T1、升压变压器T2、高压快速熔断器FU、晶闸管及高精度检测电阻r2。本公开还揭示了一种漏电流测试方法。本公开能够对正反向漏电流分别进行测试，结果互不影响；并且通过减小测试过程中因消耗功率引起的结温变化，能较好地解决测试结果受结温波动影响的问题。

Description

一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统及其方法
技术领域
本公开属于高压直流输电以及大功率半导体特性测试领域，具体涉及一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统及其方法。
背景技术
高压直流输电凭借在远距离大容量输电以及非同步联网等方面的技术优势，在我国得到了快速发展。然而，随着投运年限的增加，由于晶闸管老化而引起的换流阀故障逐渐增多。研究统计表明，漏电流增加是晶闸管老化的突出特征之一。因此，高压大功率晶闸管漏电流测试对于直流输电安全具有重要意义。
高压大功率晶闸管作为半导体器件，其测试特性参数对结温变化十分敏感。直流输电用晶闸管通常电压等级超过8kV，漏电流在几十毫安到上百毫安量级。在测试过程中，如果采用直流或不间断交流高压，功率较大会导致结温升高与测试条件不符，会引起测试误差和测试的不确定性，从而掩盖因晶闸管老化引起的特性变化。
发明内容
针对上述问题，本公开的目的在于提供一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统及其方法，能够对正反向漏电流分别进行测试，结果互不影响；并且通过减小测试过程中因消耗功率引起的结温变化，能较好地解决测试结果受结温波动影响的问题。
本公开的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统，包括：工频电源AC、电阻分压器、波形输出个数控制模块CTR、全控型功率电子开关Q、瞬态限流电阻r1、机械开关SW、调压器T1、升压变压器T2、高压快速熔断器FU、晶闸管及高精度检测电阻r2；其中，
所述工频电源AC与所述电阻分压器并联，用于提供稳定的工频交流电压；
所述电阻分压器的低压信号接入所述波形输出个数控制模块CTR；
所述波形输出个数控制模块CTR用于对经所述电阻分压器分压后的工频交流电压进行过零检测和波形计数并输出驱动脉冲以控制所述全控型功率电子开关Q的通断；
所述全控型功率电子开关Q接入所述波形输出个数控制模块CTR，通过快速切换输出正反向工频正弦半波实现对正反向漏电流的分别测试；
瞬态限流电阻r1与所述调压器T1串联，用于抑制系统可能出现的浪涌电流；
所述机械开关SW并联于所述全控型功率电子开关Q的两端，用于测试前对所述调压器T1位置的调试确定；
所述升压变压器T2与所述调压器T1相连，用于提升经所述调压器T1调节后的电压等级；
所述高压快速熔断器FU与所述晶闸管及高精度检测电阻r2串联，用于防止因所述晶闸管失效引起的过流损坏；
所述高精度检测电阻r2用于对漏电流进行测试。
优选的，所述工频电源AC采用在线式UPS，输出电压波动小于1％。
优选的，所述全控型功率电子开关Q包括反串联的IGBT。
优选的，所述IGBT与所述波形输出个数控制模块CTR之间采用脉冲变压器进行隔离。
优选的，所述晶闸管置于温控装置中。
优选的，所述高压快速熔断器FU的耐受电压高于10kV，熔断电流为1A。
优选的，所述机械开关SW始终处于断开状态。
本公开还提供一种测试漏电流的方法，包括如下步骤：
S1：对工频交流电压进行过零检测和波形计数并输出驱动脉冲控制全控型功率电子开关的通断；
S2：所述全控型功率电子开关通过快速切换实现工频正弦电压的半波输出；
S3：所述工频正弦电压的半波输出经升压后施加至晶闸管，并通过测试与晶闸管串联的高精度检测电阻两端的电压对正反向漏电流进行测试。
优选的，所述全控型功率电子开关包括反串联的IGBT。
优选的，所述晶闸管置于温控装置中。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、本公开通过过零点检测控制测试输出正弦半波电压周期数，能够达到减小测试过程中因消耗功率引起的结温变化，较好地解决了测试结果受结温波动影响的问题；
2、本公开通过利用全控型开关快速切换输出正反向半波，使得正反向漏电流测试分别进行，且结果互不影响。
附图说明
图1是本公开的一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统的电路结构图；
图2是图1中高压大功率晶闸管漏电流的测试波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本公开提供一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统，包括：工频电源AC、电阻分压器、波形输出个数控制模块CTR、全控型功率电子开关Q、瞬态限流电阻r1、机械开关SW、调压器T1、升压变压器T2、高压快速熔断器FU、晶闸管及高精度检测电阻r2；其中，所述工频电源AC与所述电阻分压器并联，用于提供稳定的工频交流电压；所述电阻分压器的低压信号接入所述波形输出个数控制模块CTR；所述波形输出个数控制模块CTR用于对经所述电阻分压器分压后的工频交流电压进行过零检测和波形计数并输出驱动脉冲以控制所述全控型功率电子开关Q的通断；所述全控型功率电子开关Q接入所述波形输出个数控制模块CTR，通过快速切换输出正反向工频正弦半波实现对正反向漏电流的分别测试；瞬态限流电阻r1与所述调压器T1串联，用于抑制系统可能出现的浪涌电流；所述机械开关SW并联于所述全控型功率电子开关Q的两端，用于测试前对所述调压器T1位置的调试确定；所述升压变压器T2与所述调压器T1相连，用于提升经所述调压器T1调节后的电压等级；所述高压快速熔断器FU与所述晶闸管及高精度检测电阻r2串联，用于防止因所述晶闸管失效引起的过流损坏；所述高精度检测电阻r2用于对漏电流进行测试。
上述实施例中，工频电源AC所提供的工频交流电压通过与其输出端并联的电阻分压器输送至波形输出至个数控制模块CTR。波形输出至个数控制模块CTR对经电阻分压器分压后的工频交流电压进行过零检测和波形计数，经内置的单片机和功率放大电路输出N个驱动脉冲以驱动全控型功率电子开关Q的通断，通过全控型功率电子开关Q的快速切换实现N个工频正弦电压的半波输出，使得正反向漏电流能够分别测试。工频半波经调压器T1调节后输出至升压变压器T2的原边，经升压处理后由升压变压器T2的副边输出N个高压正弦半波施加至晶闸管，并通过测试与晶闸管串联的高精度检测电阻r2两端的电压对正反向漏电流进行测试。
与现有技术相比，上述实施例通过过零检测以控制测试输出正弦半波电压的周期数，能够达到减小在测试过程中因功率消耗引起的结温变化，从而较好的解决现有技术中测试结果易受结温波动影响的不足。其次，通过利用全控型开关，可以快速切换正反向半波输出，使得正反向漏电流测试分别进行，结果互不影响。
作为一种可实施的优选方案，所述工频电源AC采用在线式UPS，输出电压波动小于1％。
作为一种可实施的优选方案，所述全控型功率电子开关Q包括反串联的IGBT。
该实施例中，IGBT具有单向单通性，为了在正反向导通时开通不同的IGBT，本实施例将IGBT进行反串联。
作为一种可实施的优选方案，所述IGBT与所述波形输出个数控制模块CTR之间采用脉冲变压器进行隔离。
作为一种可实施的优选方案，所述晶闸管置于温控装置中。
该实施例中，因为外界环境温度会对测量结果造成影响，因此，将晶闸管置于温控装置中，可避免因环境温度变化而造成测量结果的不准确。
作为一种可实施的优选方案，所述高压快速熔断器FU的耐受电压高于10kV，熔断电流为1A。
作为一种可实施的优选方案，所述机械开关SW始终处于断开状态。
图2为本公开的高压大功率晶闸管漏电流的测试波形图。如图2所示，正弦半波的电压峰值约8500V，电流取样电阻为500Ω，因此对应的晶闸管正向漏电流为78mA，正弦半波两个周期后截断。
本公开提出的一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统，通过过零检测控制测试输出正弦半波电压周期数，能够达到减小测试过程中因消耗功率引起的结温变化，较好地解决了测试结果受结温波动影响的问题；通过利用全控型开关，可以快速切换正反向半波输出，使得正反向漏电流测试分别进行，结果互不影响。因此，在高压大功率晶闸管漏电流的测试上更具优势。

Claims (10)

1.一种高压大功率晶闸管漏电流测试系统，包括：工频电源AC、电阻分压器、波形输出个数控制模块CTR、全控型功率电子开关Q、瞬态限流电阻r1、机械开关SW、调压器T1、升压变压器T2、高压快速熔断器FU、晶闸管及高精度检测电阻r2；其中，
所述工频电源AC与所述电阻分压器并联，用于提供稳定的工频交流电压；
所述电阻分压器的低压信号接入所述波形输出个数控制模块CTR；
所述波形输出个数控制模块CTR用于对经所述电阻分压器分压后的工频交流电压进行过零检测和波形计数并输出驱动脉冲以控制所述全控型功率电子开关Q的通断；
所述全控型功率电子开关Q接入所述波形输出个数控制模块CTR，通过快速切换输出正反向工频正弦半波实现对正反向漏电流的分别测试；
瞬态限流电阻r1与所述调压器T1串联，用于抑制系统可能出现的浪涌电流；
所述机械开关SW并联于所述全控型功率电子开关Q的两端，用于测试前对所述调压器T1位置的调试确定；
所述升压变压器T2与所述调压器T1相连，用于提升经所述调压器T1调节后的电压等级；
所述高压快速熔断器FU与所述晶闸管及高精度检测电阻r2串联，用于防止因所述晶闸管失效引起的过流损坏；
所述高精度检测电阻r2用于对漏电流进行测试。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述工频电源AC采用在线式UPS，输出电压波动小于1％。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述全控型功率电子开关Q包括反串联的IGBT。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述IGBT与所述波形输出个数控制模块CTR之间采用脉冲变压器进行隔离。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述晶闸管置于温控装置中。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压快速熔断器FU的耐受电压高于10kV，熔断电流为1A。
7.根据权利了要求1所述的系统，其特征在于，所述机械开关SW始终处于断开状态。
8.一种根据权利要求1所述的系统测试漏电流的方法，包括如下步骤：
S1：对工频交流电压进行过零检测和波形计数并输出驱动脉冲控制全控型功率电子开关的通断；
S2：所述全控型功率电子开关通过快速切换实现工频正弦电压的半波输出；
S3：所述工频正弦电压的半波输出经升压后施加至晶闸管，并通过测试与晶闸管串联的高精度检测电阻两端的电压对正反向漏电流进行测试。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述全控型功率电子开关包括反串联的IGBT。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述晶闸管置于温控装置中。
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