CN113960440A - 一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，包括以下步骤，步骤1，搭建反并联晶闸管电路以及驱动电路，并使反并联晶闸管电路连接于电源和负载之间，驱动电路搭设有两个且分别与反并联晶闸管电路中的两个晶闸管相连，两个晶闸管分别取名为T1和T2，名为T1的晶闸管上的门极取名为G1，名为T2的晶闸管上的门极取名为G2；步骤2，分别检测电源电压和负载电压，获得电源电压Us，获得负载电压Ur。本发明所述的一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，以门极驱动信号为同步触发信号，能够在1ms内判断出开关过程的故障状态，并结合装置的运行逻辑，提高设备的可靠性，实用性高。

Description

一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法

技术领域

本发明涉及反并联晶闸管的故障检测技术领域，特别涉及一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法。

背景技术

电压暂降是一种持续时间从10ms到1分钟的电压降低或中断的现象，它与电网的供电结构、运行方式以及强耦合的电磁特性有关。其造成的损失占供电质量引起的损失比重非常高。

现有技术1（专利号：CN102928758A）提出了一种检测电路，利用不同逻辑组合进行判断，电路较为简单，具备较好实用性，但实时性不能保证。现有技术2（专利号：CN102279335A）提出的检测方案，需要增加电流检测电路，对比正常和故障状态下的VDK电压波形，判断延迟时间较长。

本发明提出一种新的反并联晶闸管故障检测及保护方法，以门极驱动信号为同步触发信号，根据晶闸管的电压电流特性，能够在1ms内判断出开关过程的故障状态，并结合装置的运行逻辑，提高设备的可靠性。故此，我们提出一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，包括以下步骤，

步骤1，搭建反并联晶闸管电路以及驱动电路，并使反并联晶闸管电路连接于电源和负载之间，驱动电路搭设有两个且分别与反并联晶闸管电路中的两个晶闸管相连，两个晶闸管分别取名为T1和T2，名为T1的晶闸管上的门极取名为G1，名为T2的晶闸管上的门极取名为G2；

步骤2，分别检测电源电压和负载电压，获得电源电压Us，获得负载电压Ur，在负载一侧设置测量负载电流大小的电流传感器，获得负载电流Ir；

步骤3，设定晶闸管的正常电压允许范围，并取名为U，设置△u，△u为晶闸管的比较电压，并将△u大于U时的反并联晶闸管电路状态设定为晶闸管故障状态，晶闸管T1的比较电压为△u1，晶闸管T2的比较电压为△u2；

步骤4，使两个驱动电路分别发出一个驱动信号，两个驱动信号分别取名为Trg1和Trg2，门极T1接收驱动信号Trg1，门极T2接收驱动信号Trg2；

步骤5，计算△u，且连续计算10次△u，△u的计算公式为：

△u=|Us-Ur|；

步骤6，比较△u与U，在连续计算10次△u的过程中，每计算出一个△u，就将所计算出的△u与U进行比对，进行晶闸管故障状态的判定。

优选的，所述步骤5中，△u的计算起始条件和起始时刻为驱动门极G1的驱动信号Trg1发出时或驱动门极T2的驱动信号Trg2发出时，相邻两次△u计算的时间间隔为5us。

优选的，所述步骤6中，只有连续10次计算所得的△u均大于晶闸管的正常电压允许范围U时的反并联的晶闸管电路状态才能定位为晶闸管故障状态。

优选的，在执行步骤6的过程中，若存在一个△u小于晶闸管的正常电压允许范围U时，则重新计算△u，并以小于晶闸管的正常电压允许范围U的△u为起点重新再计算10次△u，并以此类推，直至晶闸管关断时刻。

优选的，在对反并联晶闸管进行故障检测及保护时，晶闸管的失效模式有断路和短路两种类型，故障既可能发生在通态，也可能发生在开通触发瞬间，其状态组合有四种，并分别以S1、S2、S3和S4进行标志，具体情况如下：

S1，发生在触发时，电压无变化，无电流，故障类型为断路；

S2，发生在通态时，电压跌落，电流中断，故障类型为断路；

S3，发生在触发时，电压、电流与触发信号不相关，故障类型为短路；

S4，发生在通态时，电压为电源正负两极之间的电压，故障类型为短路；

在状态S3时，当一个晶闸管被检测且另一个晶闸管关断时，延迟2ms开始计算△u，每5us计算一次△u=|Us-Ur|，连续计算10次，如果10个△u超过允许值U，则判定被检测的晶闸管发生短路故障；否则按正常情况，触发被检测的晶闸管开通；

在状态S4时，如果被检测的晶闸管在通态时发生击穿短路，因晶闸管的管压降没有明显变化，通过检测△u不能准确判断短路发生；因此，通态时不对短路故障进行判断。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提出一种新的反并联晶闸管故障检测方法，以门极驱动信号为同步触发信号，根据晶闸管的电压电流特性，能够在1ms内判断出开关过程的故障状态，并结合装置的运行逻辑，提高设备的可靠性，实用性高。

附图说明

图1为本发明的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，包括以下步骤，

步骤1，搭建反并联晶闸管电路以及驱动电路，并使反并联晶闸管电路连接于电源和负载之间，驱动电路搭设有两个且分别与反并联晶闸管电路中的两个晶闸管相连，两个晶闸管分别取名为T1和T2，名为T1的晶闸管上的门极取名为G1，名为T2的晶闸管上的门极取名为G2；

步骤2，分别检测电源电压和负载电压，获得电源电压Us，获得负载电压Ur，在负载一侧设置测量负载电流大小的电流传感器，获得负载电流Ir；

步骤3，设定晶闸管的正常电压允许范围，并取名为U，设置△u，△u为晶闸管的比较电压，并将△u大于U时的反并联晶闸管电路状态设定为晶闸管故障状态，晶闸管T1的比较电压为△u1，晶闸管T2的比较电压为△u2；

步骤4，使两个驱动电路分别发出一个驱动信号，两个驱动信号分别取名为Trg1和Trg2，门极T1接收驱动信号Trg1，门极T2接收驱动信号Trg2；

步骤5，计算△u，且连续计算10次△u，△u的计算公式为：

△u=|Us-Ur|；

步骤6，比较△u与U，在连续计算10次△u的过程中，每计算出一个△u，就将所计算出的△u与U进行比对，进行晶闸管故障状态的判定。

步骤5中，△u的计算起始条件和起始时刻为驱动门极G1的驱动信号Trg1发出时或驱动门极T2的驱动信号Trg2发出时，相邻两次△u计算的时间间隔为5us。

步骤6中，只有连续10次计算所得的△u均大于晶闸管的正常电压允许范围U时的反并联的晶闸管电路状态才能定位为晶闸管故障状态。

在执行步骤6的过程中，若存在一个△u小于晶闸管的正常电压允许范围U时，则重新计算△u，并以小于晶闸管的正常电压允许范围U的△u为起点重新再计算10次△u，并以此类推，直至晶闸管关断时刻。

由于晶闸管的失效模式有断路和短路两种类型，故障既可能发生在通态，也可能发生在开通触发瞬间。为了更好地阐释本反并联晶闸管的故障检测及保护方法，现结合图1和晶闸管的失效故障状态组合表（表1）进行详细描述。

晶闸管的失效故障状态组合表（表1）

图1中，T1和T2为反并联的晶闸管，Us和Ur分别是电源电压和负载侧电压，负载电流Ir通过电流传感器测量得到；G1和G2分别是晶闸管T1和晶闸管T2的门极，其驱动信号Trg1和驱动信号Trg2由驱动电路按指令给出。

为方便描述，以晶闸管T1的故障检测为例。

状态S1和S2：以门极触发信号Trg1发出为起始时刻，每5us计算一次△u=|Us-Ur|，连续计算10次，如果10个△u的数值全部大于允许值U，则判定为晶闸管T1断路。如果其中任何一个△u小于允许值U，则从这个计算结果开始，重新计算10个△u，一直到晶闸管T1关断时刻。

状态S3：当晶闸管T2关断，延迟2ms开始计算△u，每5us计算一次△u=|Us-Ur|，连续计算10次，如果10个△u超过允许值U，则判断晶闸管T1为短路故障。否则按正常情况，触发晶闸管T1开通。

状态S4：如果晶闸管T1在通态时发生击穿短路，因晶闸管的管压降没有明显变化，通过检测△u不能准确判断短路发生。因此，通态时不对短路故障进行判断。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1，搭建反并联晶闸管电路以及驱动电路，并使反并联晶闸管电路连接于电源和负载之间，驱动电路搭设有两个且分别与反并联晶闸管电路中的两个晶闸管相连，两个晶闸管分别取名为T1和T2，名为T1的晶闸管上的门极取名为G1，名为T2的晶闸管上的门极取名为G2；

步骤2，分别检测电源电压和负载电压，获得电源电压Us，获得负载电压Ur，在负载一侧设置测量负载电流大小的电流传感器，获得负载电流Ir；

步骤3，设定晶闸管的正常电压允许范围，并取名为U，设置△u，△u为晶闸管的比较电压，并将△u大于U时的反并联晶闸管电路状态设定为晶闸管故障状态，晶闸管T1的比较电压为△u1，晶闸管T2的比较电压为△u2；

步骤4，使两个驱动电路分别发出一个驱动信号，两个驱动信号分别取名为Trg1和Trg2，门极T1接收驱动信号Trg1，门极T2接收驱动信号Trg2；

步骤5，计算△u，且连续计算10次△u，△u的计算公式为：

△u=|Us-Ur|；

步骤6，比较△u与U，在连续计算10次△u的过程中，每计算出一个△u，就将所计算出的△u与U进行比对，进行晶闸管故障状态的判定。

2.根据权利要求1所述的一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，其特征在于，所述步骤5中，△u的计算起始条件和起始时刻为驱动门极G1的驱动信号Trg1发出时或驱动门极T2的驱动信号Trg2发出时，相邻两次△u计算的时间间隔为5us。

3.根据权利要求1所述的一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，其特征在于，所述步骤6中，只有连续10次计算所得的△u均大于晶闸管的正常电压允许范围U时的反并联的晶闸管电路状态才能定位为晶闸管故障状态。

4.根据权利要求1所述的一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，其特征在于，在执行步骤6的过程中，若存在一个△u小于晶闸管的正常电压允许范围U时，则重新计算△u，并以小于晶闸管的正常电压允许范围U的△u为起点重新再计算10次△u，并以此类推，直至晶闸管关断时刻。

5.根据权利要求1所述的一种反并联晶闸管的故障检测及保护方法，其特征在于，在对反并联晶闸管进行故障检测及保护时，晶闸管的失效模式有断路和短路两种类型，故障既可能发生在通态，也可能发生在开通触发瞬间，其状态组合有四种，并分别以S1、S2、S3和S4进行标志，具体情况如下：

S1，发生在触发时，电压无变化，无电流，故障类型为断路；

S2，发生在通态时，电压跌落，电流中断，故障类型为断路；

S3，发生在触发时，电压、电流与触发信号不相关，故障类型为短路；

S4，发生在通态时，电压为电源正负两极之间的电压，故障类型为短路；

在状态S3时，当一个晶闸管被检测且另一个晶闸管关断时，延迟2ms开始计算△u，每5us计算一次△u=|Us-Ur|，连续计算10次，如果10个△u超过允许值U，则判定被检测的晶闸管发生短路故障；否则按正常情况，触发被检测的晶闸管开通；

在状态S4时，如果被检测的晶闸管在通态时发生击穿短路，因晶闸管的管压降没有明显变化，通过检测△u不能准确判断短路发生；因此，通态时不对短路故障进行判断。

Images