CN115480155A - 一种开关器件的试验电路及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的开关器件的试验电路及试验方法，电路包括：控制开关器件交替导通与关断，在开关器件关断时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流引入接地端，实现在保证直流电流源不断路的情况下，对直流电流源截波控制，半波试验电压施加至开关器件的两端，以对开关器件进行电压应力测试；在开关器件导通时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流流经开关器件，谐振交流电压源输出的测试电压由其内部续流电路释放，以对开关器件进行电流应力测试，且控制谐振交流电压源充电，从而通过仅对试验电路及开关器件的控制，实现对开关器件的等效测试。

Description

一种开关器件的试验电路及试验方法

技术领域

本发明涉及直流输电领域，具体涉及一种开关器件的试验电路及试验方法。

背景技术

远距离大容量的高压直流输电技术是解决能源分布和负荷中心不匹配的问题的关键技术手段，常规的晶闸管换流阀由于无法主动关断，其潜在换相失败问题无法解决，且大量接入后导致短路容量上升，会严重影响落点的电网安全，因此采用主动关断的换流阀技术是解决该问题的有效方法。

采用基于逆阻IGCT构成的新型高压直流换流阀，由于可采用串联技术、且可主动控制开通关断，能够有效抑制故障电流，在直流输电领域具有广阔的应用前景。目前国内外学着已经广泛开展了系统分析，器件、驱动和取能等核心技术的开发工作，但其运行试验电路仍处于研究状态。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的基于逆阻IGCT构成的新型高压直流换流阀得到试验电路不成熟的缺陷，从而提供一种开关器件的试验电路及试验方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种开关器件的试验电路，包括：谐振交流电压源、直流电流源、整流电路、开关电路，其中，谐振交流电压源，其第一端与开关器件的第一端连接，其第二端与整流电路的第一端连接，用于为开关器件提供电压应力测试的测试电压；整流电路，其第二端与开关器件的第二端连接，用于将测试电压整流为半波试验电压；直流电流源，其第一端与开关电路的第一端连接，其第二端与开关器件的第二端均接地，直流电流源用于为开关器件提供电流应力测试的测试电流；开关电路，其第二端与开关器件的第一端连接，其第三端与开关器件的第二端连接，当对开关器件进行电压应力测试时，将测试电流转至接地端；对开关器件进行电流应力测试时，将测试电流转至开关器件。

在一实施例中，谐振交流电压源包括：谐振电路、第一开关及直流电压源，其中，谐振电路，其第一端与开关器件的第一端连接，其第二端通过第一开关与直流电压源的第一端连接，其第三端分别与整流电路的第一端、直流电压源的第二端连接；直流电压源用于为谐振电路充电；谐振电路用于为开关器件提供电压应力测试的测试电压。

在一实施例中，谐振电路包括：谐振电感、谐振电容及续流二极管，其中，谐振电感，其第一端与开关器件的第一端连接，其第二端通过第一开关与直流电压源的第一端连接；谐振电容，其第一端与谐振电感的第二端连接，其第二端分别与直流电压源的第二端及整流电路的第一端连接；续流二极管，其与谐振电感并联连接。

在一实施例中，整流电路包括：第二开关，其第一端与开关器件的第二端连接，其第二端与谐振交流电压源的第二端连接。

在一实施例中，开关电路包括：第三开关及第四开关，其中，第三开关，其第一端与直流电流源的第一端连接，其第二端与开关器件的第一端连接；第四开关，其第一端与直流电流源的第一端连接，其第二端与开关器件的第二端连接。

第二方面，本发明实施例提供一种开关器件的试验方法，基于第一方面的试验电路，试验方法包括：控制直流电流源输出测试电流、直流电压源输出充电电压；控制开关器件处于交替导通关断状态，在开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至开关器件，以对开关器件进行电流应力测试，且控制直流电压源为谐振电路充电；在开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试；基于实时检测的开关器件的电压及电流，判断开关器件的运行状态。

在一实施例中，控制直流电压源为谐振电路充电的过程，包括：闭合第一开关，直流电压源为谐振电路充电。

在一实施例中，在开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至开关器件，以对开关器件进行电流应力测试的过程，包括：控制开关器件导通、第四开关关断，直流电流源输出的测试电流通过第三开关流经开关器件，对开关器件进行电流应力测试。

在一实施例中，在开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试的过程，包括：控制开关器件及第一开关关断，控制第二开关及第四开关导通，直流电流源输出的测试电流通过第四开关流入接地端，第三开关关断，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试。

在一实施例中，开关器件的试验方法还包括：根据开关器件实际工况要求，通过设置开关器件、第二开关、第三开关及第四开关的导通及关断时刻，复现开关器件实际运行工况。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的试验电路及试验方法，控制开关器件交替导通与关断，在开关器件关断时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流引入接地端，实现在保证直流电流源不断路的情况下，对直流电流源截波控制，半波试验电压施加至开关器件的两端，以对开关器件进行电压应力测试；在开关器件导通时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流流经开关器件，谐振交流电压源输出的测试电压由其内部续流电路释放，以对开关器件进行电流应力测试，且控制谐振交流电压源充电，从而通过仅对试验电路及开关器件的控制，实现对开关器件的等效测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的试验电路的一个具体示例的组成图；

图2为本发明实施例提供的试验电路的另一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的试验电路的一个具体示例的电路图；

图4为本发明实施例提供的试验方法的一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”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”、“相连”、“连接”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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种开关器件的试验电路，应用于需要对开关器件进行电压应力测试及电流应力测试的场合，如图1所示，包括：谐振交流电压源1、直流电流源2、整流电路3、开关电路4。

如图1所示，本发明实施例的谐振交流电压源1的第一端与开关器件的第一端连接，其第二端与整流电路3的第一端连接，谐振交流电压源1用于为开关器件提供电压应力测试的测试电压。

如图1所示，本发明实施例的整流电路3的第二端与开关器件的第二端连接，整流电路3用于将测试电压整流为半波试验电压。

具体地，本发明实施例的谐振交流电压源1的内部电路先充电，当充电完成后放电，从而为开关器件提供测试电压，由于谐振交流电压源1的放电电压为交流电，而为了对开关器件的正向电压承受能力进行测试，故利用整流电路3将测试电压整流为半波试验电压，对开关器件只施加正半周电压。

如图1所示，本发明实施例的直流电流源2，其第一端与开关电路4的第一端连接，其第二端与开关器件的第二端均接地，直流电流源2用于为开关器件提供电流应力测试的测试电流。

具体地，本发明实施例的直流电流源2可以包括全桥整流电路、恒流控制电路及测量电路，其中，全桥整流电路可以与交流电源连接，以将交流电整流为直流电，测量电路可以用于测量全桥整流电路输出的直流电，恒流控制电路根据测量的直流电，控制全桥整流电路稳定输出，其中，全桥整流电路、测量电路及恒流控制电路可以为现有技术成熟的电路，在此不再赘述。

如图1所示，本发明实施例的开关电路4，其第二端与开关器件的第一端连接，其第三端与开关器件的第二端连接，当对开关器件进行电压应力测试时，将测试电流转至接地端；对开关器件进行电流应力测试时，将测试电流转至开关器件。

具体地，为了对开关器件分开进行电压应力测试及电流应力测试，且保证在进行电压应力测试的过程中，直流电流源2不断路，本发明实施例控制开关器件交替导通与关断，其中，在开关器件关断时，通过控制开关电路4的开关状态，将直流电流源2的测试电流引入接地端，实现在保证直流电流源2不断路的情况下，对直流电流源2截波控制，半波试验电压施加至开关器件的两端，以对开关器件进行电压应力测试；在开关器件导通时，通过控制开关电路4的开关状态，将直流电流源2的测试电流流经开关器件，谐振交流电压源1输出的测试电压由其内部续流电路释放，以对开关器件进行电流应力测试。

具体地，本发明实施例在对开关器件进行电流应力测试的过程中，控制谐振交流电压源内部充电，电流应力测试完成后，进行电压应力测试，控制谐振交流电压源放电，且本发明实施例不仅限于对开关器件进行一次电压应力、电流应力测试，而是可以对开关器件多次交替进行电压应力测试及电流应力测试。

在一具体实施例中，如图2所示，谐振交流电压源1包括：谐振电路11、第一开关k及直流电压源12。

如图2所示，本发明实施例的谐振电路11的第一端与开关器件的第一端连接，其第二端通过第一开关k与直流电压源12的第一端连接，其第三端分别与整流电路3的第一端、直流电压源12的第二端连接。

本发明实施例的直流电压源12用于为谐振电路11充电，谐振电路11用于为开关器件提供电压应力测试的测试电压。

具体地，本发明实施例中，在对开关器件进行电流应力测试中，闭合第一开关k，直流电压源12为谐振电路11充电，在对开关器件进行电压应力测试时，直接断开第一开关k，谐振电路11放电输出测试电压。

具体地，如图3所示，本发明实施例的谐振电路11包括：谐振电感L、谐振电容C及续流二极管D，其中，谐振电感L，其第一端与开关器件的第一端连接，其第二端通过第一开关k与直流电压源12的第一端连接；谐振电容C，其第一端与谐振电感L的第二端连接，其第二端分别与直流电压源12的第二端及整流电路3的第一端连接；续流二极管D，其与谐振电感L并联连接。

具体地，图3中，TEST为开关器件，在对开关器件进行电流应力测试中，第一开关k闭合，直流电压源12为谐振电容C充电，在对开关器件进行电压应力测试时，第一开关k断开，谐振电容C向谐振电感L放电，谐振电感L与谐振电容C构成谐振电路11，输出测试电压。

在一具体实施例中，如图3所示，整流电路3包括：第二开关T1，其第一端与开关器件的第二端连接，其第二端与谐振交流电压源1的第二端连接。

需要说明的是，本发明实施例的整流电路3不仅限于图3的第二开关T1，还可以为其它具有半波整流功能的电路，在此不作限制。

在一具体实施例中，如图3所示，开关电路4包括：第三开关T2及第四开关TT1，其中，第三开关T2，其第一端与直流电流源2的第一端连接，其第二端与开关器件的第一端连接，第三开关T2可以为晶闸管；第四开关TT1TT1，其第一端与直流电流源2的第一端连接，其第二端与开关器件的第二端连接。

具体地，本发明实施例中，当对开关器件进行电压应力测试时，控制开关器件关断，控制第四开关TT1及第二开关T1保持导通状态，此时直流电流源2输出的测试电流经由第四开关TT1流入接地端，测试电压经由第二开关T1整流得到的半波试验电压施加至开关器件，此时第三开关T2由于其上电流过零而关断；当对开关器件进行电流应力测试时，控制开关器件、第二开关T1保持导通状态，控制第四开关TT1关断，此时第三开关T2由于承受正向电压而导通，直流电流源2输出的测试电流经由第三开关T2流经开关器件。

实施例2

本发明实施例提供一种开关器件的试验方法，如图4所示，基于实施例1的试验电路，试验方法包括：

步骤S11：控制直流电流源输出测试电流、直流电压源输出充电电压。

具体地，在对开关器件进行电压应力、电流应力测试时，直流电压源及直流电流源持续分别持续输出测试电压及测试电流，但是需要通过控制开关电路的状态，使在电压应力测试时，仅有测试电压对开关器件进行测试，在电流应力测试时，仅有测试电流对开关器件进行测试。

步骤S12：控制开关器件处于交替导通关断状态，在开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至开关器件，以对开关器件进行电流应力测试，且控制直流电压源为谐振电路充电；在开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试。

具体地，为了对开关器件分开进行电压应力测试及电流应力测试，且保证在进行电压应力测试的过程中，直流电流源不断路，本发明实施例控制开关器件交替导通与关断，其中，在开关器件关断时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流引入接地端，实现在保证直流电流源不断路的情况下，对直流电流源截波控制，半波试验电压施加至开关器件的两端，以对开关器件进行电压应力测试；在开关器件导通时，通过控制开关电路的开关状态，将直流电流源的测试电流流经开关器件，谐振交流电压源输出的测试电压由其内部续流电路释放，以对开关器件进行电流应力测试。

具体地，本发明实施例在对开关器件进行电流应力测试的过程中，控直流电流源为谐振电路充电，电流应力测试完成后，进行电压应力测试，控制谐振电路放电，且本发明实施例不仅限于对开关器件进行一次电压应力、电流应力测试，而是可以对开关器件多次交替进行电压应力测试及电流应力测试。

步骤S13：基于实时检测的开关器件的电压及电流，判断开关器件的运行状态。

需要说明的是，本发明实施例可以不仅限于通过检测开关器件的电压及电流，还可以为其它电气参数，在此不再赘述。

在一具体实施例中，控制直流电压源为谐振电路充电的过程，包括：闭合第一开关，直流电压源为谐振电路充电。

具体地，如图3所示，在进行电流应力测试时，第一开关闭合，直流电压源为谐振电容充电，在进行电压应力测试时，第一开关断开，谐振电容向谐振电感放电，谐振电感与谐振电容构成谐振电路，输出测试电压，测试电压经由第二开关整流后得到半波试验电压。

在一具体实施例中，本发明实施例在开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至开关器件，以对开关器件进行电流应力测试的过程，包括：控制开关器件导通、第四开关关断，直流电流源输出的测试电流通过第三开关流经开关器件，对开关器件进行电流应力测试。

本发明实施例在开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试的过程，包括：控制开关器件及第一开关关断，控制第二开关及第四开关导通，直流电流源输出的测试电流通过第四开关流入接地端，第三开关关断，半波试验电压施加至开关器件两端，以对开关器件进行电压应力测试。

具体地，本发明实施例中，当对开关器件进行电压应力测试时，控制开关器件关断，控制第四开关及第二开关保持导通状态，此时直流电流源输出的测试电流经由第四开关流入接地端，测试电压经由第二开关整流得到的半波试验电压施加至开关器件，此时第三开关由于其上电流过零而关断；当对开关器件进行电流应力测试时，控制开关器件、第一开关保持导通状态，控制第二开关、第四开关关断，此时第三开关由于承受正向电压而导通，直流电流源输出的测试电流经由第三开关流经开关器件，直流电压源为谐振电容充电，谐振电感L的能量通过续流二极管释放。

在一实施例中，开关器件的试验方法还包括：根据开关器件实际工况要求，通过设置开关器件、第二开关、第三开关及第四开关的导通及关断时刻，复现开关器件实际运行工况。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种开关器件的试验电路，其特征在于，包括：谐振交流电压源、直流电流源、整流电路、开关电路，其中，

谐振交流电压源，其第一端与所述开关器件的第一端连接，其第二端与所述整流电路的第一端连接，用于为所述开关器件提供电压应力测试的测试电压；

整流电路，其第二端与所述开关器件的第二端连接，用于将所述测试电压整流为半波试验电压；

直流电流源，其第一端与所述开关电路的第一端连接，其第二端与所述开关器件的第二端均接地，所述直流电流源用于为所述开关器件提供电流应力测试的测试电流；

开关电路，其第二端与所述开关器件的第一端连接，其第三端与所述开关器件的第二端连接，当对所述开关器件进行电压应力测试时，将所述测试电流转至接地端；对所述开关器件进行电流应力测试时，将所述测试电流转至所述开关器件。

2.根据权利要求1所述的开关器件的试验电路，其特征在于，所述谐振交流电压源包括：谐振电路、第一开关及直流电压源，其中，

谐振电路，其第一端与所述开关器件的第一端连接，其第二端通过所述第一开关与所述直流电压源的第一端连接，其第三端分别与所述整流电路的第一端、所述直流电压源的第二端连接；

所述直流电压源用于为所述谐振电路充电；

所述谐振电路用于为所述开关器件提供电压应力测试的测试电压。

3.根据权利要求2所述的开关器件的试验电路，其特征在于，所述谐振电路包括：谐振电感、谐振电容及续流二极管，其中，

谐振电感，其第一端与所述开关器件的第一端连接，其第二端通过所述第一开关与所述直流电压源的第一端连接；

谐振电容，其第一端与所述谐振电感的第二端连接，其第二端分别与所述直流电压源的第二端及所述整流电路的第一端连接；

续流二极管，其与所述谐振电感并联连接。

4.根据权利要求1所述的开关器件的试验电路，其特征在于，所述整流电路包括：

第二开关，其第一端与所述开关器件的第二端连接，其第二端与所述谐振交流电压源的第二端连接。

5.根据权利要求1所述的开关器件的试验电路，其特征在于，所述开关电路包括：第三开关及第四开关，其中，

第三开关，其第一端与所述直流电流源的第一端连接，其第二端与所述开关器件的第一端连接；

第四开关，其第一端与所述直流电流源的第一端连接，其第二端与所述开关器件的第二端连接。

6.一种开关器件的试验方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的试验电路，所述试验方法包括：

控制直流电流源输出测试电流、直流电压源输出充电电压；

控制所述开关器件处于交替导通关断状态，在所述开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至所述开关器件，以对所述开关器件进行电流应力测试，且控制直流电压源为谐振电路充电；在所述开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对所述开关器件进行电压应力测试；

基于实时检测的开关器件的电压及电流，判断开关器件的运行状态。

7.根据权利要求6所述的开关器件的试验方法，其特征在于，控制直流电压源为谐振电路充电的过程，包括：

闭合第一开关，直流电压源为谐振电路充电。

8.根据权利要求6所述的开关器件的试验方法，其特征在于，在所述开关器件导通的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至所述开关器件，以对所述开关器件进行电流应力测试的过程，包括：

控制开关器件导通、第四开关关断，直流电流源输出的测试电流通过第三开关流经开关器件，对所述开关器件进行电流应力测试。

9.根据权利要求6所述的开关器件的试验方法，其特征在于，在所述开关器件关断的同时，通过控制开关电路的开关状态，将测试电流转至接地端，半波试验电压施加至开关器件两端，以对所述开关器件进行电压应力测试的过程，包括：

控制开关器件及第一开关关断，控制第二开关及第四开关导通，直流电流源输出的测试电流通过第四开关流入接地端，第三开关关断，半波试验电压施加至开关器件两端，以对所述开关器件进行电压应力测试。

10.根据权利要求9所述的开关器件的试验方法，其特征在于，还包括：根据开关器件实际工况要求，通过设置开关器件、第二开关、第三开关及第四开关的导通及关断时刻，复现开关器件实际运行工况。

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