CN203310962U - 一种大功率晶闸管关断特性测试装置 - Google Patents

一种大功率晶闸管关断特性测试装置 Download PDF

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陈争光
王高勇
魏晓光
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
China EPRI Electric Power Engineering Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开一种大功率晶闸管关断特性测试装置，包括试验主电路单元和加热回路单元；试验主电路包括电流源G1、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、试品阀晶闸管、电容器C、饱和电抗器L1、抽头电抗器L2和恒流源G；辅助阀晶闸管T1依次与饱和电抗器L1和试品阀晶闸管串联后与电流源G1并联；辅助阀晶闸管T2和电容器C串联后与电流源G1并联；抽头电抗器L2连接在辅助阀晶闸管T1和辅助阀晶闸管T2之间；恒流源G与电容器C并联；加热回路单元与试品阀晶闸管并联。本装置结构灵活，参数调节方式简便，试验方式多，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求，并且保证了流过晶闸管的电流更接近于实际运行工况，试验等效性更好。

Description

一种大功率晶闸管关断特性测试装置
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种大功率晶闸管关断特性测试装置。 
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。目前，以高压串联晶闸管为基础的高压直流输电技术在世界范围内快速发展，尤其是在我国得到大规模的应用，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，直流输电系统的关键设备——直流换流阀的运行可靠性对系统安全运行至关重要，而换流阀的关断特性直接影响到换流阀运行的可靠性。 
为了研究换流阀的关断特性，对换流阀进行试验是一种必需的手段。根据IEC60700标准对换流阀做的型式试验和例行试验，主要考虑的是阀模块的整体结构，对单个晶闸管的特性考核的不够详细，单个晶闸管之间的分散性考核不出来，因此有必要建立晶闸管关断的试验平台，把换流阀运行的参数折算到单个晶闸管级上来，通过改变外加电压值、阻尼回路参数、结温等，实测各种工况下各种因素对反向恢复电荷以及反向过冲的影响，从而等效实际工况下换流阀的关断特性。目前晶闸管厂家对于换流阀关断特性的研究仅仅局限于测量晶闸管的反向恢复电荷，虽然能反映晶闸管的特性，但是其等效性却不尽理想。 
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其结构灵活，参数调节方式简便，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求，并且保证了流过晶闸管的电流更接近于实际运行工况，试验等效性更好。 
本实用新型提供的一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其改进之处在于，所述测试装置包括试验主电路单元和加热回路单元； 
所述试验主电路包括电流源G1、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、试品阀晶闸管T、电容器C、饱和电抗器L1、抽头电抗器L2和恒流源G； 
所述辅助阀晶闸管T1依次与所述饱和电抗器L1和试品阀晶闸管T串联后与所述 电流源G1并联； 
所述辅助阀晶闸管T2和电容器C串联后与所述电流源G1并联； 
所述抽头电抗器L2连接在所述辅助阀晶闸管T1和所述辅助阀晶闸管T2之间； 
所述恒流源G并联在所述电容器C两端； 
所述加热回路单元并联在所述试品阀晶闸管两端。 
其中，所述测试装置包括开关KC、电阻r2、电阻R和二极管D2； 
所述开关KC与所述电阻r2串联后并联在所述电容器C两端； 
所述电阻R与所述二极管D2串联后并联在所述电容器C两端。 
其中，所述测试装置包括保护回路单元；所述保护回路单元包括避雷器、阻尼电阻R1和阻尼电容C1； 
阻尼电阻R1与阻尼电容C1串联构成R-C阻尼回路，所述R-C阻尼回路、避雷器分别并联在所述试品阀晶闸管T两端。 
其中，所述加热回路单元包括依次串联的绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B； 
所述绝缘导热板A和绝缘导热板B连接在试品阀晶闸管T两端； 
所述试验主电路单元和所述加热回路单元通过所述绝缘导热板A和绝缘导热板B进行电气隔离。 
其中，所述辅助阀晶闸管T1两端设有反并联的二极管D1。 
其中，所述测试装置包括连接在所述电流源G1与所述辅助阀晶闸管T1之间的电抗器L3。 
与现有技术比，本实用新型的有益效果为： 
本实用新型的装置结构灵活，参数调节方式简便（只需调节电感、电压等参数），试验方式多，可满足大功率晶闸管的关断特性的测试要求。 
本实用新型通过使用恒流源使晶闸管导通后流过的电流为恒定电流，流过晶闸管的电流更接近于实际运行工况，试验等效性更好。 
本实用新型采用抽头电抗器，可以把实际工程中的换相电感都包括在内，并且可以实现多种电压组合，因此试验方案选择余地较大、方式灵活，适用范围广。 
本实用新型采用恒温装置，可以测量在不同温度下的反向恢复电荷值，能更好的反映换流阀的实际工况。 
附图说明
图1为本实用新型提供的测试装置的电路示意图。 
图2为本实用新型提供的试品阀晶闸管T在基本工作模式下电压、电流波形示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。 
本实施例提出的一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其电路示意图如图1所示，包括试验主电路单元和加热回路单元；试验主电路包括电流源G1、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、试品阀晶闸管T、电容器C、饱和电抗器L1、抽头电抗器L2和恒流源G；辅助阀晶闸管T1依次与饱和电抗器L1和试品阀晶闸管T串联后与电流源G1并联；辅助阀晶闸管T2和电容器C串联后与电流源G1并联；抽头电抗器L2连接在辅助阀晶闸管T1和辅助阀晶闸管T2之间；所述恒流源G并联在所述电容器C两端；加热回路单元并联在所述试品阀晶闸管两端。 
其中，加热回路单元包括依次串联的绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B；绝缘导热板A和绝缘导热板B连接在试品阀晶闸管T两端，起到对试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离作用。 
其中，辅助阀晶闸管T1两端设有反并联的二极管D1。 
优选的，本实施例的测试装置还包括开关KC、电阻r2、电阻R和二极管D2，形成电容器的放电回路。开关KC与电阻r2串联、电阻R与所述二极管D2串联后，均并联在电容器C两端。 
优选的，为了保护测试装置，本实施例还设置了保护回路单元，包括避雷器、阻尼电阻R1和阻尼电容C1；阻尼电阻R1与阻尼电容C1串联构成R-C阻尼回路，R-C阻尼回路、避雷器分别并联在试品阀晶闸管T两端。 
优选的，为了实现电路的缓冲作用以及改变晶闸管电流下降率，本实施例的测试装置包括电抗器L3和电抗器L2；电抗器L3连接在电流源G1与辅助阀晶闸管T1之间；电抗器L2连接在辅助阀晶闸管T1与辅助阀晶闸管T2之间。 
本实施例进行拓扑时，恒流源为一个单独的机柜，主要功能是为试品晶闸管提供试品晶闸管提供导通期间的直流电流；试品阀晶闸管T由一个机柜组成，包括待考核的晶闸管、晶闸管压力夹具、加热回路单元、辅助阀晶闸管等设备；抽头电抗器与电容放在一个机柜中，电压源通过辅助阀晶闸管T2与试品阀晶闸管单元并联，其作用是为试品 晶闸管提供阻断其间的反向高压。 
其工作流程为：恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的固定电容器C进行充电；同时恒流源对TTM（晶闸管触发监控单元）发出脉冲触发辅助阀晶闸管T1和试品阀晶闸管T，使晶闸管流过恒定大电流；电容器充至设定电压值后，恒流源G闭锁并关断大电流源，同时发出脉冲触发辅助阀晶闸管T2，试品阀晶闸管导通后固定电容器C通过抽头电抗器L2放电，流过试品阀晶闸管T的电流转移到辅助阀晶闸管T2回路，试品阀晶闸管T承受反压完成在不同工作条件下的关断应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到实际工况结温；所述保护回路单元防止电压电流过冲对试品晶闸管损坏。 
本实施例的不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt等。 
图2给出了本电路的基本工作模式下试品晶闸管电流、电压的周期波形图。t0时刻同时触发试品晶闸管单元中的辅助晶闸管T1和试品晶闸管T，恒流源电流流过晶闸管；t1时刻断开恒流源，同时触发辅助晶闸管T2；t1～t2期间由于电感L1的存在，流过试品晶闸管的电流转移到辅助阀；t2时刻试品晶闸管开始承受反压；t3时刻试品晶闸管反向电压达到最大；t4时刻晶闸管反向电流过零，晶闸管承受反压关断。 
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 

Claims (6)

1.一种大功率晶闸管关断特性测试装置，其特征在于，所述测试装置包括试验主电路单元和加热回路单元； 
所述试验主电路包括电流源G1、辅助阀晶闸管T1、辅助阀晶闸管T2、试品阀晶闸管T、电容器C、饱和电抗器L1、抽头电抗器L2和恒流源G； 
所述辅助阀晶闸管T1依次与所述饱和电抗器L1和试品阀晶闸管T串联后与所述电流源G1并联； 
所述辅助阀晶闸管T2和电容器C串联后与所述电流源G1并联； 
所述抽头电抗器L2连接在所述辅助阀晶闸管T1和所述辅助阀晶闸管T2之间； 
所述恒流源G并联在所述电容器C两端； 
所述加热回路单元并联在所述试品阀晶闸管两端。 
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括开关KC、电阻r2、电阻R和二极管D2； 
所述开关KC与所述电阻r2串联后并联在所述电容器C两端； 
所述电阻R与所述二极管D2串联后并联在所述电容器C两端。 
3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括保护回路单元；所述保护回路单元包括避雷器、阻尼电阻R1和阻尼电容C1； 
阻尼电阻R1与阻尼电容C1串联构成R-C阻尼回路，所述R-C阻尼回路、避雷器分别并联在所述试品阀晶闸管T两端。 
4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述加热回路单元包括依次串联的绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B； 
所述绝缘导热板A和绝缘导热板B连接在试品阀晶闸管T两端； 
所述试验主电路单元和所述加热回路单元通过所述绝缘导热板A和绝缘导热板B进行电气隔离。 
5.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述辅助阀晶闸管T1两端设有反并联的二极管D1。 
6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括连接在所述电流源G1与所述辅助阀晶闸管T1之间的电抗器L3。 
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