CN114002564A - 模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，实验系统中，低压整流部分连接降压部分，晶闸管试品T1连接高压大功率IGBT G1，功率电阻R3一端连接晶闸管试品T1，另一端连接高压整流电阻R4、高压整流二极管D3和高压整流二极管D4的共同端点，晶闸管试品T2连接功率电阻R3的另一端，高压大功率IGBT G2一端连接晶闸管试品T2，另一端连接高压整流电阻R1、高压整流电阻R2和降压变压器Tr1的共同端点，晶闸管触发模块S1一端连接晶闸管试品T1，另一端连接晶闸管试品T2，IGBT触发模块S2一端连接高压大功率IGBT G1，另一端连接高压大功率IGBT G2，高压整流部分连接升压部分。

Description

模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统

技术领域

本发明涉及高压直流输电以及大功率半导体特性测试技术领域，尤其涉及一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统。

背景技术

在远距离大容量输电的前提下，高压直流输电相较于交流输电有显著的经济和技术优势。目前国内传统高压直流输电工程的换流阀大多采用晶闸管阀，近年来，越来越多的证据表明晶闸管在长期运行的过程中存在老化现象，已有研究设计出了单一电应力或单一热应力的成熟试验系统，但实际运行过程中的晶闸管既要承受热应力作用，也要承受电应力作用。且目前还没有成熟的模拟晶闸管实际运行状态的电热联合试验平台，本发明旨在解决此问题。

已有研究表明漏电流是表征晶闸管状态的一项重要特性参数，在单一稳态电应力作用下，晶闸管的漏电流随时间呈现指数增长趋势，在单一稳态热应力作用下，晶闸管失效前其漏电流会出现突变现象，为了研究电热联合应力实验中晶闸管的状态变化，需要对晶闸管的漏电流进行实时监测。进行高压大功率晶闸管的电热联合老化试验对换流站的运维及状态检修具有重要意义。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，针对现有技术中的不足，通过晶闸管两侧电路相互之间的隔离措施，实现了晶闸管的电热联合老化，通过调压器的运用，实现了晶闸管试品电压、电流的连续调节，通过IGBT和测量电阻的并联，同时实现了晶闸管的可靠关断及漏电流的测量，并且本系统成本低，具有多方面的显著优势。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统包括，

降压部分，其包括，

工频电源AC1，

调压器Vr1，其连接所述工频电源AC1，

降压变压器Tr1，其连接所述调压器Vr1；

低压整流部分，其连接所述降压部分，所述低压整流部分包括，

高压整流二极管D1，其串联所述降压变压器Tr1，

高压整流二极管D2，其串联高压整流电阻R1后并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1，

高压整流电阻R2，其并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1；

熔断器F，其连接所述高压整流电阻R2、高压整流二极管D1和高压整流二极管D2的共同端点，

高压大功率IGBT G1，其连接所述熔断器F，

晶闸管试品T1，其连接所述高压大功率IGBT G1，

测量电阻R6，其并联所述高压大功率IGBT G1，

功率电阻R3，其一端连接所述晶闸管试品T1，另一端连接所述高压整流电阻R4、高压整流二极管D3和高压整流二极管D4的共同端点，

晶闸管试品T2，其连接所述功率电阻R3的另一端，

高压大功率IGBT G2，其一端连接所述晶闸管试品T2，另一端连接所述高压整流电阻R1、高压整流电阻R2和降压变压器Tr1的共同端点，

测量电阻R7，其并联所述高压大功率IGBT G2，

晶闸管触发模块S1，其一端连接所述晶闸管试品T1，另一端连接所述晶闸管试品T2，

IGBT触发模块S2，其一端连接所述高压大功率IGBT G1，另一端连接所述高压大功率IGBT G2，

晶闸管漏电流测量模块，其分别连接测量电阻R6的两侧以及测量电阻R7的两侧，

升压部分，其包括，

工频电源AC2，

调压器Vr2，其连接所述工频电源AC2，

升压变压器Tr2，其连接所述调压器Vr2；

高压整流部分，其连接所述升压部分，所述高压整流部分包括，

高压整流二极管D4，其串联所述升压变压器Tr2，

高压整流二极管D3，其串联高压整流电阻R5后并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2，

高压整流电阻R4，其并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，在工频的前半周期，高压大功率IGBT G1、高压大功率G2及晶闸管试品T1、晶闸管试品T2均导通，工频交流源ACl经调压器Vr1、降压变压器Tr1、所述低压整流部分及功率电阻R3向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正向正弦半波通态电流。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，在工频的后半周期，IGBT触发模块S2控制高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2关断，流经晶闸管试品T1及晶闸管试品T2的电流降至维持电流以下，工频交流源AC2经调压器Vr2、升压变压器Tr2和所述高压整流部分向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正弦半波电压，其中晶闸管试品T1承受正压，晶闸管试品T2承受反压。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，测量电阻R6、测量电阻R7的阻值大于高压整流回路输出的电压峰值除以晶闸管试品的维持电流。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，高压整流电阻R2的阻值大于功率电阻R3的阻值，并且小于试品晶闸管、IGBT及二极管D2在阻断状态下的等效阻值；高压整流电阻R4的阻值小于二极管D4反向阻断等效阻值。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，通过数据采集卡及示波器实时采集测量电阻R6、测量电阻R7的电压。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，所述晶闸管试品T1承受热应力的同时承受幅值可调正向正弦半波电压；晶闸管试品T2承受热应力的同时承受幅值可调反向正弦半波电压以模拟整流侧和逆变侧晶闸管老化过程。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，晶闸管触发模块S1为移相触发器，其实时输入工频正弦波信号，触发信号的相位在0-180°的范围内平滑调节。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，所述IGBT触发模块S2包括电压比较器、IGBT驱动芯片及外围电路，电压比较器输入工频正弦信号，并与零电位进行比较，生成占空比为50％的方波信号，传输到IGBT驱动芯片生成占空比为50％的控制IGBT导通和关断的方波IGBT驱动信号。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统中，在高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2和晶闸管试品T1、晶闸管试品T2关断情况下，高压大功率IGBT G1与测量电阻R6并联再与晶闸管试品t1进行串联，高压大功率IGBT G2与测量电阻R7并联再与晶闸管试品T2进行串联，晶闸管试品T1的等效阻抗大于大功率IGBT G1与测量电阻R6并联的阻抗，晶闸管试品T2的等效阻抗大于大功率IGBT G2与测量电阻R7并联的阻抗。

在上述技术方案中，本发明提供的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，具有以下有益效果：本发明所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统由工频电源提供输入电压，分别经过低压整流及功率电阻和高压整流部分向试品晶闸管提供通态大电流及断态高电压，工频电源同时为晶闸管和IGBT的触发装置提供输入信号，保证其稳定可靠触发，通过实时测量电阻R6及R7上两端压降即可得到老化过程中流过晶闸管的实时漏电流。电压及电流应力的大小可以方便通过调压器进行调节，当晶闸管发生老化击穿、电路其他元件故障或者相位偏差，熔断器会及时动作保证系统的安全性。本发明具有系统结构简单，成本低，电压电流连续调节，测量可靠性高，半导体器件触发可靠，实验过程安全方便等优点，可以用于晶闸管的电热联合老化试验、特性参数测试。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统一个实施例的结构示意图；

图2是模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统一个实施例的晶闸管触发模块S1的结构示意图；

图3是模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统一个实施例的IGBT触发模块S2的结构示意图；

图4是模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统一个实施例的晶闸管试品T1的电压、电流仿真波形图；

图5是模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统一个实施例的晶闸管试品T2的电压、电流仿真波形图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图图1至图5，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在一个实施例中，如图1-3所示，模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统包括，

降压部分，其包括，

工频电源AC1，

调压器Vr1，其连接所述工频电源AC1，

降压变压器Tr1，其连接所述调压器Vr1；

低压整流部分，其连接所述降压部分，所述低压整流部分包括，

高压整流二极管D1，其串联所述降压变压器Tr1，

高压整流二极管D2，其串联高压整流电阻R1后并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1，

高压整流电阻R2，其并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1；

熔断器F，其连接所述高压整流电阻R2、高压整流二极管D1和高压整流二极管D2的共同端点，

高压大功率IGBT G1，其连接所述熔断器F，

晶闸管试品T1，其连接所述高压大功率IGBT G1，

测量电阻R6，其并联所述高压大功率IGBT G1，

功率电阻R3，其一端连接所述晶闸管试品T1，另一端连接所述高压整流电阻R4、高压整流二极管D3和高压整流二极管D4的共同端点，

晶闸管试品T2，其连接所述功率电阻R3的另一端，

高压大功率IGBT G2，其一端连接所述晶闸管试品T2，另一端连接所述高压整流电阻R1、高压整流电阻R2和降压变压器Tr1的共同端点，

测量电阻R7，其并联所述高压大功率IGBT G2，

晶闸管触发模块S1，其一端连接所述晶闸管试品T1，另一端连接所述晶闸管试品T2，

IGBT触发模块S2，其一端连接所述高压大功率IGBT G1，另一端连接所述高压大功率IGBT G2，

晶闸管漏电流测量模块，其分别连接测量电阻R6的两侧以及测量电阻R7的两侧，

升压部分，其包括，

工频电源AC2，

调压器Vr2，其连接所述工频电源AC2，

升压变压器Tr2，其连接所述调压器Vr2；

高压整流部分，其连接所述升压部分，所述高压整流部分包括，

高压整流二极管D4，其串联所述升压变压器Tr2，

高压整流二极管D3，其串联高压整流电阻R5后并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2，

高压整流电阻R4，其并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，在工频的前半周期，高压大功率IGBT G1、高压大功率G2及晶闸管试品T1、晶闸管试品T2均导通，工频交流源AC1经调压器Vrl、降压变压器Tr1、所述低压整流部分及功率电阻R3向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正向正弦半波通态电流。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，在工频的后半周期，IGBT触发模块S2控制高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2关断，流经晶闸管试品T1及晶闸管试品T2的电流降至维持电流以下，工频交流源AC2经调压器Vr2、升压变压器Tr2和所述高压整流部分向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正弦半波电压，其中晶闸管试品T1承受正压，晶闸管试品T2承受反压。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，测量电阻R6、测量电阻R7的阻值大于高压整流回路输出的电压峰值除以流经晶闸管试品的维持电流。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，高压整流电阻R2的阻值远大于功率电阻R3的阻值，并且远小于试品晶闸管、IGBT及二极管D2在阻断状态下的等效阻值；高压整流电阻R4的阻值远小于二极管D4反向阻断等效阻值。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，通过数据采集卡及示波器实时采集测量电阻R6、测量电阻R7的电压。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，所述晶闸管试品T1承受热应力的同时承受幅值可调正向正弦半波电压；晶闸管试品T2承受热应力的同时承受幅值可调反向正弦半波电压以模拟整流侧和逆变侧晶闸管老化过程。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，晶闸管触发模块S1为移相触发器，其实时输入工频正弦波信号，触发信号的相位在0-180°的范围内平滑调节。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，所述IGBT触发模块S2包括电压比较器、IGBT驱动芯片及外围电路，电压比较器输入工频正弦信号，并与零电位进行比较，生成占空比为50％的方波信号，传输到IGBT驱动芯片生成占空比为50％的控制IGBT导通和关断的方波IGBT驱动信号。

所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统的优选实施例中，在高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2和晶闸管试品T1、晶闸管试品T2关断情况下，高压大功率IGBT G1与测量电阻R6并联再与晶闸管试品t1进行串联，高压大功率IGBTG2与测量电阻R7并联再与晶闸管试品T2进行串联，晶闸管试品T1的等效阻抗大于大功率IGBT G1与测量电阻R6并联的阻抗，晶闸管试品T2的等效阻抗大于大功率IGBT G2与测量电阻R7并联的阻抗。

所述IGBT、高压二极管D1、功率电阻R3应能承受较大的电流，并考虑采用风冷或水冷装置。所述熔断器能够限制250A以上电流，防止因相位波动或晶闸管失效产生大电流引起系统元件损坏。

在一个实施例中，模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统包括，工频电源AC1、AC2，调压器Vr1、Vr2，降压变压器Tr1，升压变压器Tr2，熔断器F，高压整流二极管D1、D2、D3、D4，高压整流电阻R1、R2、R4、R5，功率电阻R3，测量电阻R6、R7，高压大功率IGBT G1、G2，晶闸管试品T1、T2，晶闸管触发器S1，IGBT触发器S2，散热器、晶闸管漏电流测量模块。在前50％工频周期，IGBTG1、G2及晶闸管T1、T2均触发导通，工频交流源AC1经调压器Vr1，降压变压器Tr1、由D1、D2、R1、R2组成的整流回路及功率电阻R3向晶闸管试品T1及T2提供幅值可调的工频正向正弦半波通态电流；在后50％工频周期，触发器控制G1、G2关断，流经晶闸管试品的电流小于其维持电流，因而试品晶闸管关断，工频交流源AC2经调压器Vr2，升压变压器Tr2，由D3、D4、R4、R5组成的整流回路向晶闸管试品提供幅值可调的工频正弦半波电压，其中晶闸管试品T1承受正压，晶闸管试品T2承受反压，通过电压探头测量电阻R6、R7上的电压即可得到晶闸管的漏电流数据、再通过数据采集卡和上位机可以实现数据实时采集、处理及存储。

在一个实施例中，晶闸管试品T1承受热应力的同时承受幅值可调正向正弦半波电压；晶闸管试品T2承受热应力的同时承受幅值可调反向正弦半波电压，由此同时实现模拟整流侧和逆变侧晶闸管老化过程。

在一个实施例中，所述的晶闸管试品T1、T2的触发模块采用移相触发器，从市电实时输入工频正弦波信号，触发信号的相位可在0-180°的范围内平滑调节，保证实验中晶闸管试品的稳定触发。

在一个实施例中，所述的IGBT G1、G2触发模块采用电压比较器芯片加IGBT驱动芯片及外围电路，由电压比较器从市电取工频正弦信号，并与零电位进行比较，生成占空比为50％的方波信号，传输到驱动芯片，生成占空比为50％、能够控制IGBT导通和关断的方波IGBT驱动信号，驱动信号的相位与市电相位保持完全一致，保证实验中IGBT稳定触发，在IGBT G1与G2阻断状态下，由升压部分及高压整流部分提供的高电压与经过测量电阻R6和R7所产生的电流小于晶闸管的维持电流，因此实现了晶闸管试品的关断，并且在晶闸管试品和IGBT阻断状态下，测量电阻R6、R7的阻值远小于晶闸管试品和IGBT的等效电阻，因而晶闸管漏电流全部流经测量电阻R6、R7，通过测量测量电阻R6与R7两端电压便可以实现晶闸管试品漏电流实时监测。

在一个实施例中，通过调节调压器Vr1、Vr2可以实现对电应力和热应力大小的调节，以随时调整因晶闸管特性劣化或其他原因引起的电流或电压波动。在IGBT和晶闸管试品关断情况下，局部电路为IGBT与测量电阻并联，再与晶闸管试品进行串联，由于晶闸管的等效阻抗远大于测量电阻和IGBT并联的阻抗，因此高电压大部分降落在晶闸管试品两端，实现了实验过程中IGBT两端一直保持较低的电压降。

在一个实施例中，电阻R2的作用为，在后50％工频周期，使升压部分提供的高电压能够大部分作用于晶闸管试品，避免阻断状态的高压整流二极管D2分得过高电压，其阻值应远大于功率电阻R3的阻值，并远小于试品晶闸管、IGBT及二极管D2阻断状态的等效阻值；电阻R4的作用为，在前50％工频周期，使升压部分输出的高电压能够全部作用于高压整流二极管D4，避免影响晶闸管试品的通态电流，其阻值应远小于二极管D4阻断状态下的等效阻值。

如图1所示，一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，在工频的前50％周期，IGBT G1、G2及晶闸管T1、T2均导通，工频交流源AC1经调压器Vr1，降压变压器Tr1、由D1、D2、R1、R2组成的低压整流部分及功率电阻R3向晶闸管试品T1及T2提供幅值可调的工频正向正弦半波通态电流；在工频的后50％周期触发器控制G1、G2关断，流经晶闸管试品的电流小于其维持电流，因而晶闸管试品关断，工频交流源AC2经调压器Vr2，升压变压器Tr2，由D3、D4、R4、R5组成的高压整流部分向晶闸管试品提供幅值可调的工频正弦半波电压，其中晶闸管试品T1承受正压，晶闸管试品T2承受反压，通过电压探头测量电阻R6、R7上的电压即可得到晶闸管的漏电流数据、再通过数据采集卡及示波器等可以实现数据实时采集测量电阻，测量电阻R6、R7的阻值应大于高压整流回路输出的电压峰值除以流经晶闸管试品的维持电流并留有一定的裕度，保证晶闸管试品的可靠关断。

如图2所示，晶闸管试品T1和T2的触发模块S1，1-2号口输入市电，3-4号口接0-10V可调直流电源，通过调节该电压大小可以控制晶闸管试品的触发相位，G1和K1、G2和K2为两组输出，可以同时触发两只晶闸管试品。

如图3所示，IGBT G1和G2的触发模块S2，主要有两部分构成，LM393电压比较器模块采用5V直流电源供电，由市电经小型降压变压器输出有效值12V电压与0电位比较，输出占空比50％，正压为+12V，负压为-10V的方波信号传送至M57962L IGBT驱动模块。IGBT驱动模块采用24V直流电源供电，将输入信号转换为驱动来控制IGBT的导通和关断

如图4所示为晶闸管试品T1的电压、电流波形图，可见其在在工频的前半个周期承受幅值150A正弦半波电流，在工频后50％周期承受幅值8000V正向正弦半波电压，该电压应力与电流应力施加方式与实际换流站逆变侧晶闸管承受电压、电流近似。

如图5所示为晶闸管试品T2的电压、电流波形图，可见其在工频的前半个周期承受幅值150A正弦半波电流，在工频的后半个周期承受幅值8000V反向正弦半波电压，，该电压应力与电流应力施加方式与实际换流站整流侧晶闸管承受电压、电流近似。

本监测系统可以对晶闸管同时施加大小可调的电应力和热应力，模拟换流阀实际运行时晶闸管的老化，并实现对晶闸管的漏电流进行实时监测。由工频电源提供输入电压，分别经过低压整流及功率电阻和高压整流部分向试品晶闸管提供通态大电流及断态高电压，工频电源同时为晶闸管和IGBT的触发装置提供输入信号，保证其稳定可靠触发。通过实时测量电阻R6及R7上两端压降即可得到老化过程中流过晶闸管的实时漏电流。电压及电流应力的大小可以方便通过调压器进行调节，当晶闸管发生老化击穿、电路其他元件故障或者相位偏差，熔断器会及时动作保证系统的安全性。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，其包括，

降压部分，其包括，

工频电源AC1，

调压器Vr1，其连接所述工频电源AC1，

降压变压器Tr1，其连接所述调压器Vr1；

低压整流部分，其连接所述降压部分，所述低压整流部分包括，

高压整流二极管D1，其串联所述降压变压器Tr1，

高压整流二极管D2，其串联高压整流电阻R1后并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1，

高压整流电阻R2，其并联所述高压整流二极管D1及所述降压变压器Tr1；

熔断器F，其连接所述高压整流电阻R2、高压整流二极管D1和高压整流二极管D2的共同端点，

高压大功率IGBT G1，其连接所述熔断器F，

晶闸管试品T1，其连接所述高压大功率IGBT G1，

测量电阻R6，其并联所述高压大功率IGBT G1，

功率电阻R3，其一端连接所述晶闸管试品T1，另一端连接所述高压整流电阻R4、高压整流二极管D3和高压整流二极管D4的共同端点，

晶闸管试品T2，其连接所述功率电阻R3的另一端，

高压大功率IGBT G2，其一端连接所述晶闸管试品T2，另一端连接所述高压整流电阻R1、高压整流电阻R2和降压变压器Tr1的共同端点，

测量电阻R7，其并联所述高压大功率IGBT G2，

晶闸管触发模块S1，其一端连接所述晶闸管试品T1的门极，另一端连接所述晶闸管试品T2的门极，

IGBT触发模块S2，其一端连接所述高压大功率IGBT G1的栅极，另一端连接所述高压大功率IGBT G2的栅极，

晶闸管漏电流测量模块，其分别连接测量电阻R6的两侧以及测量电阻R7的两侧，

升压部分，其包括，

工频电源AC2，

调压器Vr2，其连接所述工频电源AC2，

升压变压器Tr2，其连接所述调压器Vr2；

高压整流部分，其连接所述升压部分，所述高压整流部分包括，

高压整流二极管D4，其串联所述升压变压器Tr2，

高压整流二极管D3，其串联高压整流电阻R5后并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2，

高压整流电阻R4，其并联所述高压整流二极管D4及所述升压变压器Tr2。

2.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，优选的，在工频的前半周期，高压大功率IGBT G1、高压大功率G2及晶闸管试品T1、晶闸管试品T2均导通，工频交流源AC1经调压器Vr1、降压变压器Tr1、所述低压整流部分及功率电阻R3向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正向正弦半波通态电流。

3.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，在工频的后半周期，IGBT触发模块S2控制高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2关断，关断晶闸管试品T1及晶闸管试品T2，工频交流源AC2经调压器Vr2、升压变压器Tr2和所述高压整流部分向晶闸管试品T1及晶闸管试品T2提供幅值可调的工频正弦半波电压，其中晶闸管试品T1承受正压，晶闸管试品T2承受反压。

4.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，测量电阻R6、测量电阻R7的阻值大于高压整流回路输出的电压峰值除以晶闸管试品的维持电流。

5.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，高压整流电阻R2的阻值大于功率电阻R3的阻值，并且小于试品晶闸管、IGBT及二极管D2在阻断状态下的等效阻值；高压整流电阻R4的阻值小于二极管D4反向阻断等效阻值。

6.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，通过数据采集卡及上位机实时采集、处理并存储测量电阻R6、测量电阻R7的电压。

7.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，所述晶闸管试品T1承受热应力的同时承受幅值可调正向正弦半波电压；晶闸管试品T2承受热应力的同时承受幅值可调反向正弦半波电压以模拟整流侧和逆变侧晶闸管老化过程。

8.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，晶闸管触发模块S1为移相触发器，其实时输入工频正弦波信号，触发信号的相位在0-180°的范围内平滑调节。

9.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，所述IGBT触发模块S2包括电压比较器、IGBT驱动芯片及外围电路，电压比较器输入工频正弦信号，并与零电位进行比较，生成占空比为50％的方波信号，传输到IGBT驱动芯片生成占空比为50％的控制IGBT导通和关断的方波IGBT驱动信号。

10.根据权利要求1所述的一种模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统，其特征在于，在高压大功率IGBT G1、高压大功率IGBT G2和晶闸管试品T1、晶闸管试品T2关断情况下，高压大功率IGBT G1与测量电阻R6并联再与晶闸管试品T1进行串联，高压大功率IGBT G2与测量电阻R7并联再与晶闸管试品T2进行串联，晶闸管试品T1的等效阻抗大于大功率IGBT G1与测量电阻R6并联的阻抗，晶闸管试品T2的等效阻抗大于大功率IGBTG2与测量电阻R7并联的阻抗。

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