WO2013107105A1 - 一种用于可控硅阀组检测的实验站 - Google Patents

一种用于可控硅阀组检测的实验站 Download PDF

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WO2013107105A1
WO2013107105A1 PCT/CN2012/073520 CN2012073520W WO2013107105A1 WO 2013107105 A1 WO2013107105 A1 WO 2013107105A1 CN 2012073520 W CN2012073520 W CN 2012073520W WO 2013107105 A1 WO2013107105 A1 WO 2013107105A1
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thyristor valve
thyristor
valve group
voltage
group
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Application number
PCT/CN2012/073520
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English (en)
French (fr)
Inventor
施多夫·亚利山大
许蓓蓓
张晓辉
司明起
Original Assignee
荣信电力电子股份有限公司
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272Apparatus, systems or circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607Circuits therefor
    • G01R31/263Circuits therefor for testing thyristors

Definitions

  • the invention relates to an experimental station which can be used as an equivalent current source and a voltage source for a positive and negative parallel thyristor valve group TCR, an asynchronous motor soft start and other devices.
  • the present invention provides a unidirectional asymmetric thyristor valve group Experiment with a two-way symmetrical thyristor valve group, and an experiment for thyristor valve group testing that simplifies the experimental station while ensuring the experiment of the thyristor valve group that supplies voltage from the drive board. station.
  • an experimental station for thyristor valve group detection comprising a grounding busbar for connecting the detected thyristor valve group, an equipotential busbar, a DC voltage source,
  • the terminals are respectively connected with the first group of capacitors and the first protection reactor connected in series, the rectifying step, and the second protection reactor; the zero pole of the first group of capacitors is connected to the zero pole of the DC voltage source; the output end of the rectifying section Connect the voltage oscillation circuit; the other end of the voltage oscillation circuit is connected to the equipotential bus; one output of the current loop is connected to the equipotential bus, and the other output is connected to the ground bus through the first current transformer; the system voltage is input to the
  • the current loop includes a fourth thyristor valve group, a current limiting reactor and a transformer connected in series in sequence; the series structure of the current limiting reactor and the transformer is also connected with an auxiliary thyristor valve group in parallel; the system voltage is input through the switch To the primary winding end of the transformer; the state of the switch is controlled by an output of the control system;
  • the input end of the control system is also connected to the output of the first current transformer and the second current transformer, and the output state of the drive board READY on the thyristor valve group is detected, the protection output of the auxiliary thyristor valve group and the switch
  • the state is also connected to the input of the control system; the output is connected to the fourth thyristor valve group and the auxiliary thyristor valve group in the detected thyristor valve group, the voltage oscillating circuit, the rectifying circuit and the current circuit.
  • the DC voltage source includes a first diode unit, an autotransformer and a second diode unit connected in series in sequence; two output ends of the secondary winding of the autotransformer are respectively connected to the positive terminal of the first diode unit and The negative terminal of the second diode unit, the primary winding inputs the system voltage; the negative terminal of the second diode unit is connected to the zero pole; the negative terminal of the first diode unit and the positive terminal of the second diode unit are respectively the DC voltage source Positive and negative outputs.
  • the first capacitor unit of the first group of capacitors is connected to the positive output terminal and the zero pole of the DC voltage source, and the second capacitor unit is connected to the zero pole and the negative output of the zero voltage source and the DC voltage source. end.
  • the capacitors in the first set of capacitors are bidirectional in polarity.
  • a second thyristor valve group and a third thyristor valve group connected in series by the rectifying section, wherein the connection point of the two is connected to the voltage oscillation circuit of the output end of the rectifying section, and the second thyristor valve group The other end is connected to the first protection reactor, and the other end of the third thyristor valve group is connected to the second protection reactor.
  • the second thyristor valve group and the third thyristor valve group both comprise a pair of positive and negative parallel thyristors and Diode
  • the negative electrode of the thyristor in the second thyristor valve group is connected to the first protection reactor, the gate connection control system; the positive connection of the thyristor in the third thyristor valve group is the second Protection reactor, gate connection control system.
  • the voltage oscillating circuit includes a first thyristor valve group, a reactor, and a second group of capacitors connected in series in sequence;
  • the other end of the second group of capacitors is connected to the output end of the rectifying section; the other end of the first thyristor valve group is connected to the equipotential bus bar; the first thyristor valve group comprises the thyristor of the positive and negative parallel, two A thyristor gate connection control system.
  • the fourth thyristor valve group includes a thyristor in positive and negative parallel, and a gate connection control system of two thyristors.
  • the thyristor in the auxiliary thyristor valve group is a positive and negative parallel structure, and the two threshold circuits respectively connected to the threshold circuit at both ends are powered by the sensor.
  • the invention greatly improves the safe operation of the laboratory equipment while simplifying it.
  • the auxiliary thyristor valve block of the present invention is a circuit with a secondary winding of a series transformer and a current limiting reactor in parallel, which simplifies the experimental station while ensuring the thyristor supplying voltage to the driving board.
  • the valve group is tested; and the overvoltage generated when the main thyristor valve group is controlled to be out of control or the auxiliary thyristor valve group control signal disappears is protected; and the unidirectional asymmetric thyristor valve group is guaranteed to be tested. .
  • the experimental station can conduct experiments on the unidirectional asymmetric thyristor valve group and the bidirectional symmetrical thyristor valve group.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the main electrical circuit of the experimental station of the present invention.
  • Figure 2 is an electrical schematic diagram of the auxiliary thyristor valve block in the current loop
  • Figure 3 is a timing diagram of the experimental station of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be further described in detail below with reference to the accompanying drawings and embodiments.
  • the main electrical schematic diagram of the experimental station includes: grounding busbar 1 and equipotential busbar 2, detected thyristor valve group 3, DC voltage source 4, first group capacitor 5, voltage oscillation circuit 6, rectification Section 7, current loop 8, impulse loop 9, distributed capacitor loop 10, first protection reactor 11 and second protection reactor 12, control system 13, voltage transformer 14, first current transformer 15 and Two current transformers 16.
  • the two thyristors of the detected thyristor valve group 3 are in the form of a positive and negative parallel connection: the anode of the positive direction thyristor 17 is connected to the equipotential bus 2, the cathode is connected to the ground bus 1, and the gate is connected to the 3+ output of the control system 13.
  • the anode of the opposite direction thyristor 18 is connected to the ground bus 1 , the cathode is connected to the equipotential bus 2 , and the gate is connected to the 3-output of the control system 13 .
  • the positive direction of the output of the DC voltage source 4 is identified as PV (output voltage + ); the negative direction is identified as NV (output voltage - ); the zero pole is identified as MV, and the grounding bus 1 is connected via the second current transformer 16.
  • the negative terminal of the first diode unit 19 is PV, and the positive terminal is connected to an output terminal of the secondary winding of the autotransformer 21.
  • the primary winding of the autotransformer 21 inputs the system voltage V ⁇ l/) , and the other output of the secondary winding is connected to the zero pole MV.
  • the negative terminal of the second diode unit 20 is connected to the zero pole MV, and the positive terminal is NV.
  • the first set of capacitors 5 has a positive polarity of PV, a connection + a negative identification of NV, and a connected zero pole labeled MV, connected to the zero-voltage MV of the DC voltage source 4.
  • the first group of capacitors 5 is composed of a series of first capacitor unit 22 and second capacitor unit 23.
  • the first capacitor unit 22 has one end connected to the PV and the other end connected to the zero pole MV.
  • the second capacitor unit 23 has one end connected to the zero pole MV and the other end connected to the NV.
  • the output of the rectification section 7 is labeled OUT; the positive pole is identified by PV, connected by the first protection reactor 11 + the negative identification is NV, and connected to the second protection reactor 12.
  • the rectifying section 7 is composed of a second thyristor valve group 29 and a third thyristor valve group 30 connected in series.
  • the second thyristor valve block 29 has one end connected to the PV and the other end connected to the 0UT.
  • the third thyristor valve block 30 has one end connected to the OUT and the other end connected to the NV.
  • the second thyristor valve block 29 and the third thyristor valve block 30 are each composed of a thyristor and a diode connected in parallel.
  • the anode of the thyristor 31 and the cathode of the diode 32 are connected to the PV, the cathode of the thyristor 31 and the anode of the diode 32 are connected OUT, and the gate connection control system 13 of the thyristor 31 7+ output.
  • the third thyristor valve group 30 the anode of the thyristor 31 and the cathode of the diode 32 are connected to OUT, the cathode of the thyristor 31 and the anode of the diode 32 are connected to the NV, and the gate connection control system of the thyristor 31 is 13 7+ output.
  • the voltage oscillating circuit 6 includes a first thyristor valve group 26, a reactor 25 and a second connected in series in series Group capacitors 24. One end of the second group of capacitors 24 is connected to the OUT of the rectifying section 7, and the other end is connected to the reactor 25. The other end of the reactor 25 is connected to the first thyristor valve block 26. The other end of the first thyristor valve block 26 is connected to the equipotential bus bar 2.
  • the two thyristors of the first thyristor valve group 26 are in the form of a positive and negative parallel connection: the anode of the positive direction thyristor 27 and the cathode connection reactor 25 of the reverse thyristor 28, the positive direction thyristor 27
  • the anode of the cathode and the reverse thyristor 28 is connected to the equipotential bus 2; the gate of the positive thyristor 27 is connected to the 6+ output of the control system 13, and the gate of the reverse thyristor 28 is connected to the control system 13 of 6 - Output.
  • the current loop 8 includes a fourth thyristor valve group 35 connected in series, a current limiting reactor 34 and a transformer 33; the series structure of the current limiting reactor 34 and the transformer 33 is also connected in parallel with an auxiliary thyristor valve group 38; The system voltage is input to the primary winding end of the transformer 33 through the switch 41; the state of the switch 41 is controlled by an output of the control system 13.
  • the fourth thyristor valve group 35 has one end connected to the equipotential bus 2 and the other end connected to the current limiting reactor 34.
  • the other end of the current limiting reactor 34 is connected to the secondary winding of the transformer 33.
  • the other end of the secondary winding of the transformer 33 is connected to the ground bus 1 via the first current transformer 15.
  • the two thyristors of the fourth thyristor valve group 35 are in the form of a positive and negative parallel connection: the anode of the positive direction thyristor 36 and the cathode of the reverse thyristor 37 are connected to the current limiting reactor 34, the positive direction thyristor The cathode of 36 and the anode of the reverse thyristor 37 are connected to the equipotential bus 2; the gate of the positive thyristor 36 is connected to the 8+ output of the control system 13, and the gate of the reverse thyristor 37 is connected to the control system 13 8-output.
  • the two thyristors of the auxiliary thyristor valve block 38 are in the form of a positive and negative parallel connection: the anode of the positive direction thyristor 40 and the cathode connection transformer 33 of the reverse direction thyristor 39, the cathode of the positive direction thyristor 40 and the opposite
  • the anode of the directional thyristor 39 is connected to the current limiting reactor 34; the gate of the positive thyristor 40 is connected to the 8b output of the control system 13, and the gate of the reverse thyristor 39 is connected to the 8d output of the control system 13.
  • the impact circuit 9 is composed of a current pulse generator or a voltage pulse generator, and the two ends are respectively connected to the equipotential bus.
  • the control system 13 is an analog-digital system with a program chip.
  • the input terminals are respectively connected to the output terminals of the first current transformer 15, the second current transformer 16 and the voltage transformer 14; the output terminals are connected 3+, 3-, 6+,
  • Voltage transformer 14 input system voltage.
  • the detected thyristor valve group 3 also has a driving board state output signal READY, and the state output signal ON/OFF of the switch 41 on the current loop 8 enters the input end of the control system 13, and the control output is OFF. It is connected to the input of the switch 41 on the current loop 8.
  • the auxiliary thyristor valve group 38 includes: a circuit composed of positive and negative parallel thyristors, a positive direction thyristor 39, a reverse thyristor 40, and an RC protection circuit 42 connected in parallel to the thyristors 39 and 40; Circuit 43; first drive board 44 and second Driver plates 45 whose outputs are connected to the thyristor in the positive direction 39 and the thyristor in the opposite direction 40 and are subjected to pn control conversion.
  • the input ends of the first driving board 44 and the second driving board 45 on the auxiliary thyristor valve group 38 respectively correspond to the input signals 8d and 8b for controlling the positive direction 39 thyristor and the reverse direction 40 thyristor;
  • the circuit 43 has a first input terminal C1 and a second input terminal C2.
  • the first output terminal G1 and the second output terminal G2, C1 are connected to the cathode of the positive direction thyristor 39, and the C2 and the opposite direction are
  • the cathode of the silicon control 40 is connected, G1 is connected to the gate of the positive direction thyristor 39, and G2 is connected to the gate of the reverse direction thyristor 40.
  • the threshold circuit 43 Also included in the threshold circuit 43 are two protection circuits 46 and 47, a diode rectification circuit 48, a sensor 49, two diodes 50 and 51, a BOD, a diode 52 and a first resistor 53, and a threshold circuit 43.
  • the first input of C1 is connected to the positive direction of the first diode 50, the first resistor 53, the AC output terminal ( ⁇ ) of the diode rectification circuit 48, and the second diode 51 in the opposite direction to the threshold circuit 43.
  • the second input on C2 is connected.
  • the protection circuits 46 and 47 both include a capacitor 54, a third diode 55, a first Zener tube 56 and a second resistor 57, and a capacitor 54 and a first protection circuit 46 and a second protection circuit 47.
  • the two resistors 57 are connected in parallel with the first diode 50 and the second diode 51.
  • the cathode is connected in the opposite direction to the first voltage regulator 56, and the third diode 55 on the protection circuits 46 and 47 is forwardly connected to the threshold circuit 43.
  • the first output G1 is connected to the second output G2.
  • the positive output (+) of diode rectification loop 48 and its negative output (-) pass through BOD - diode 52 is connected to the input in the positive direction of sensor 49.
  • the sensor 49 includes a third resistor 58, a fourth resistor 59 and a fifth resistor 60, a second Zener tube 61 and a fiber optic sensor 62.
  • the fiber optic sensor transmits the protection output signal FAULT on the auxiliary thyristor valve block 38.
  • the positive direction of the fourth resistor 59 is connected in series with the second Zener diode 61 in the reverse direction, and the positive and negative parallel voltage regulators 61 are connected in series.
  • the fifth resistor 60 and the fiber optic sensor 62 are connected in series.
  • the electromotive force of the e(t)-voltage tank circuit 6 is equal to the voltage value of the first 22-cell or the second 23-cell and the second-group capacitor 24 in the first group of capacitors 5.
  • the inductance of the first protection reactor 11 and the second protection reactor 12 is zero, it is equal to the voltage V (/) of the node E in FIG. 1 ;
  • V s the amplitude voltage in the positive or negative direction of the first group of capacitors 5;
  • V 24 ( ⁇ ) the voltage across the second set of capacitors 24, where o, V x , 4 and 5 represent the voltage values at time ⁇ , t x , ⁇ and on the second set of capacitors 24;
  • V 21 ( ⁇ ) the voltage on the secondary winding of the autotransformer 21;
  • V c (/) and (;) a voltage on the current loop 8 and the voltage corresponding to the detected valve group 3, M in the figure indicates that the overvoltage of the detected valve group 3 is turned off in the stable operation state of the voltage oscillation circuit.
  • the voltage oscillating circuit 6, the rectifying step 7 and the current circuit 8 are controlled by the test bench under different conditions. These different states are given by the program.
  • a protection signal FAULT from the current loop 8, which is detected by the READY signal and current of the thyristor valve actuator board
  • the state of the switch 41 in the circuit 8 is ON/OFF.
  • the following conditions must be considered when operating on the bench:
  • the capacitance values C 22 and C 23 of the first capacitor unit 22 and the second capacitor unit 23 of the first group of capacitors 5 are much larger than those of the second group of capacitors 4.
  • the charging of the first capacitor unit 22 and the second capacitor unit 23 on the first group of capacitors 5 is performed by the DC voltage source 4 in both directions, the voltage is equal to zero, the voltages are + and one, and the rectification of the thyristor valve group is Completed before the time interval.
  • the tested thyristor valve group 3 has a drive plate.
  • the power supply is connected to the equipotential bus through a special circuit.
  • the thyristor on the thyristor valve group 3 being tested is driven by the driver board and the voltage is obtained from the thyristor.
  • the test bench has no power, and the control system 13 gives a signal OFF (relay contact) to the switch 41, BP, and the switch 41 is turned off.
  • the transformer 33 is initially turned off by the switch 41 and the voltage oscillating circuit is activated by the main thyristor valve group 35 and the auxiliary thyristor valve group 38 in the current circuit 8.
  • the main thyristor valve block 35 and the auxiliary thyristor valve block 38 on the current loop 8 pass through the reverse directional circuit 28 on the first thyristor valve block 26 and the diode circuit on the second thyristor valve block 29. 32 superimposed the voltage of the second group of capacitors 24
  • the control pulse signals 8+, 8 3 ⁇ 4 and ⁇ corresponding to the current loop 8 and the rectifying section 7 are given at time point 0 .
  • the current loop 8 has a positive direction loop 36 on the main thyristor valve block 35 and a reverse direction loop 40 of the auxiliary thyristor valve block 38, the voltage on the current loop 8 and the voltage across the thyristor valve block 3 being sensed. Give zero (V c (/) and ⁇ (t) in the timing diagram, time point).
  • the rectifying section 7 has a thyristor circuit 31 on the third thyristor valve block 30, through which the diode circuit 32 is passed.
  • the second thyristor valve block 29 is turned off.
  • the second set of capacitors 24 are overcharged in the following order: a thyristor loop 31 on the third thyristor valve bank 30 - a second guard reactor 12 - a second capacitor unit on the first set of capacitors 5 23 - the second current transformer 16 - the grounding bus 1 - the first current transformer 15 - the reverse direction circuit 40 on the auxiliary thyristor valve group 38 - the main thyristor valve group 35 is positive
  • (4) c + c is controlled at the time point by the positive direction circuit 27 of the first thyristor valve group 26 via the control pulse signal 6+ with a length of time from - to 4+ . Allow zero at the time point of the current loop 8 (The currents ⁇ (/) and (/) are not displayed in the reverse direction in the timing diagram), and then rectified with the amplitude overvoltage of ⁇ (the actual electromotive force zefc in the timing diagram) and start to cut off the main thyristor valve. Group 35 positive direction 36 loop and auxiliary thyristor valve block 38 reverse direction loop 40. If V 0 < V S - C S / C 22 , then the overcharge of the second set of capacitors 24 is from time.
  • the pulse signals 8 -, and 7 + are applied to the current loop 8 and the rectifying section 7.
  • the rectifying section 7 includes a thyristor circuit 31 of a second thyristor valve block 29 for simultaneously cutting off the diode circuit 32 of the third thyristor valve block 30.
  • the overcharge sequence of the second set of capacitors 24 is as follows: Reactor 25 - positive direction circuit 27 of the first thyristor valve block 26 - equipotential bus bar 2 - reverse direction circuit 37 of the main thyristor valve block 35 - the positive direction circuit 39 of the auxiliary thyristor valve block 38 - the first current transformer 15 - the grounding bus 1 - the second current transformer 16 - the first capacitor on the first group of capacitors 5 Unit 22 - the first protection reactor 11 - the thyristor circuit 31 on the second thyristor valve block 29.
  • the silicon control valve group 35 has a reverse direction 37 circuit and an auxiliary thyristor valve group 38 positive direction circuit 39.
  • the regulated voltage (V s > ⁇ ) at the output of the DC voltage source 4 can be replaced by a second set of capacitors
  • the amplitude voltage of 5, then the AC voltage ( ) has a wider range on the valve group 3 to be tested.
  • the signal READY is supplied from the drive board to the control system 13. This time is the time point ⁇ .
  • the control pulse 7 is applied to the thyristor circuit 31 of the third thyristor valve block 30, and the control pulse 3 is applied to the reverse direction circuit 18 of the detected valve group 3 through the current conduction.
  • the detected valve group 3 (i T (t) in the timing chart, time interval t 9 ⁇ t l0 ) o is detected.
  • the rectification process of the thyristor valve group 3 is completed in time grill ⁇ 12.
  • the voltage oscillating circuit 6 Any type of operation flows through the tested thyristor valve block 3, as described.
  • the thyristor valve block 3 is tested to have an actual rated AC voltage value and is input through the switch 41 in the current circuit 8.
  • the transformer 33, and the current loop 8 and the voltage tank circuit 6 are activated by the control system 13. It must be noted that in the timing diagram 3, the time interval 4 ⁇ ⁇ is the one-way of the reverse-direction loop 18 of the detected thyristor valve group 3.
  • the value of the wizard is assumed to be asymmetrical thyristor, that is, there is no positive directional circuit 17.
  • the reverse directional circuit 37 and the auxiliary thyristor valve group 38 on the main thyristor valve group 35 in the current circuit 8 constitutes the forward conduction function of the voltage oscillation circuit.
  • the same experiment for completing the unidirectional thyristor valve group is also true for the rectified voltage.
  • the RC loop The capacity is not very large, only the series thyristor voltage equalization value.
  • the RC loop on the detected thyristor valve group protects the overload caused by the rectification process, so the current loop 8 is in the rectification process for the detected valve group. The impact is minimal. Therefore, the thyristors on the main thyristor valve group 35 in the current loop 8 are connected in parallel with varistor (the RC loop and the varistor are not shown on the first electrical schematic).
  • the control of the main thyristor valve group 35 is out of control or the control on the auxiliary thyristor valve block 38 is missing, and the auxiliary thyristor valve block 38 is guided by its own threshold circuit 43.
  • the pass-through amplitude is (600 ⁇ 700) V; at this point the threshold circuit 43 turns on the sensor 49 and transmits FAULT to the input of the control system 13 via the optical signal.
  • the control system 13 records this signal while cancelling the control pulses of all of the thyristor manifolds of the bench and shutting off the switch 41 in the current loop 8.
  • the drive plates 44 and 45 on the auxiliary thyristor valve block 38 are used to control the thyristors in the positive direction 39 and the reverse direction 40.
  • Diodes 50 and 51 shunt the controlled p-n conversion of the thyristor in the reverse direction.
  • the protection circuits 46 and 47 are used to eliminate the erroneous action of the thyristor in the presence of interference. It is recommended to use the original device of IXYS.
  • the circuit is turned on in the following sequence: the second input terminal C2 on the threshold circuit 43 - the second diode 51 - the second AC output ( ⁇ ) of the diode rectification 48 and the positive (+) output - the third resistor 58 in the sensor 49 - the negative direction of the diode rectification 48 (- The output terminal and the second AC output terminal ( ⁇ ) - the first resistor 53 - the capacitor 54 and the second resistor 57 connected in parallel to the first protection circuit 46 - the first one on the threshold circuit 43 Input C1.
  • the current passes through the first current limiting resistor 53 during BOD-diode 52 operation.
  • the current forms a voltage drop across the third resistor 58 (current sensor) in the sensor 49.
  • This current passes through the fourth resistor 59 to the second Zener diode 61, forming a series connection on the Zener diode 61.
  • the fifth resistor 60 and the photosensor 62 have a stable amplitude voltage.
  • the above current also flows through the shunt capacitor 54 and the second resistor 57 on the first protection circuit 46, forming a recovery voltage, and amplifying the first Zener diode 56, the third diode 55 and the positive direction controllable
  • the control current for pn conversion on silicon 39 The positive direction of the thyristor 39 is turned on and safely shunts the overvoltage.

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Abstract

一种用于可控硅阀组检测的实验站。被检测可控硅阀组(3)与等电位母线(2)和接地母线(1)连接,电压振荡回路(6)连接在等电位母线上。电流回路(8)连接在等电位母线和接地母线之间,包括变压器(33)、限流电抗器(34)、主要可控硅阀组(35)以及辅助可控硅阀组(38)。辅助可控硅阀组与变压器二次绕组和限流电抗器的串联回路并联,以保证对由驱动板提供电压的可控硅阀组进行实验时电压振荡回路的启动和主要可控硅阀组的安全保护。实验站可对单方向不对称可控硅阀组和双方向对称可控硅阀组进行实验。

Description

一种用于可控硅阀组检测的实验站 技术领域
本发明涉及一种可以当成正反并联可控硅阀组 TCR、 异步电机软启动及其它设 备的等效电流源和电压源使用, 并对其进行实验的实验站。 背景技术
众所周知用于可控硅阀组 TCR的实验检测 (Baoliang Sheng, Senior Member, IEEE; Marcio Oliveira, Member, IEEE; Hans-Ola Bjarme, "Synthetic Test Circuits for the Operational Tests of TCR and TSC Thyristor Valves". - IEEE-PES T&D Conference, Chicago, Illinois, USA, April 21-22, 2008), (参见该文中的 Fig.l), 包括用于连接被检 测可控硅阀组 (Vtl+/Vtl-)的接地母线和等电位母线, 并且有电压振荡回路 (Cs, LI H Va3/Va4), 电流回路 (G/Lg, Ls, Val+/Val-, Arrester, Filter banks H Shunt banks) 和冲 击回路 (Imp. Gen); 直流电压源 (DC Source); 连接在直流电压源 (DC Source) 输 出端的电容器 C2以及其它。
此实验台在以下情况下有很多的不足及缺点。 如果电流回路中的交流电压源 G/Lg在低压侧, 被检测可控硅阀组的 Vtl+/Vtl-是通过驱动板来提供能量的, 交流电 压是由可控硅上 RC保护回路得到的,那么由于最开始驱动板上没有能量而无法启动 电压振荡回路。 并且因为无法做到电流回路中的设备都为大功率 (Filter banks, Shunt banks和 Ls)并且保证其输出电压与被检测可控硅阀组电压相对应, 所以很难使交流 电压源 G/Lg 为高电压。 毫无疑问要解决这个问题就必需在被检测可控硅阀组 Vtl+/Vtl并联一个不带驱动板的辅助可控硅阀组,这个阀组是用于电压振荡回路启动 的。在进行实验时也一定要给被检测可控硅阀组的驱动板上给予交流电压。之后被检 测可控硅阀投入工作, 这个辅助可控硅阀组则退出运行。 而这又增加了另一个难题。 除此之外, 当可控硅阀组 Val+/Val-在控制失控的情况下实验台电流回路中用于保护 电流回路中低压侧原器件限制过电压的避雷器 (Arrester) 必需是大功率的, 比如在 投入冲击回路的时刻。 发明内容
针对现有技术中的上述不足之处,本发明提供一种可对单方向不对称可控硅阀组 和双方向对称可控硅阀组进行实验,并能够在简化了实验站的同时保证了对由驱动板 提供电压的可控硅阀组进行实验的一种用于可控硅阀组检测的实验站。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是: 一种用于可控硅阀组检测的实验 站, 包括用于连接被检测可控硅阀组的接地母线、 等电位母线、 直流电压源、 第一组 电容器、 电压振荡回路、 电流回路和分别连接在接地母线与等电位母线之间的冲击回 路、 分布电容回路, 直流电压源的零极通过第二个电流互感器与接地母线连接, 输出 端分别连接第一组电容器和按顺序串联连接的第一个保护电抗器、整流环节、第二个 保护电抗器; 第一组电容器的零极连接直流电压源的零极; 整流环节的输出端连接电 压振荡回路; 电压振荡回路的另一端与等电位母线连接; 电流回路的一个输出端连接 等电位母线, 另一个输出端通过第一个电流互感器连接接地母线; 系统电压输入到直 流电压源, 并通过电压互感器输入到控制系统中;
所述电流回路包括按顺序串联连接的第四个可控硅阀组、 限流电抗器和变压器; 限流电抗器和变压器的串联结构还并联有辅助可控硅阀组;系统电压通过开关输入到 变压器的一次绕组端; 开关的状态由控制系统的一个输出端控制;
控制系统的输入端还连接第一个电流互感器和第二个电流互感器的输出端,被检 测可控硅阀组上驱动板 READY的输出状态,辅助可控硅阀组的保护输出以及开关的 状态也连接到控制系统的输入端;输出端分别连接被检测可控硅阀组、电压振荡回路、 整流环节和电流回路中的第四个可控硅阀组与辅助可控硅阀组。
所述直流电压源包括按顺序串联连接的第一个二极管单元、自耦变压器和第二个 二极管单元; 自耦变压器的二次绕组的两个输出端分别连接第一个二极管单元的正极 端和第二个二极管单元的负极端, 一次绕组输入系统电压; 第二个二极管单元的负极 端连接零极;第一个二极管单元的负极端和第二个二极管单元的正极端分别为该直流 电压源的正负输出端。
所述所述第一组电容器中第一个电容器单元的两端连接直流电压源的正输出端 和零极, 第二个电容器单元的两端连接零极和直流电压源的零极和负输出端。
所述第一组电容器中的电容器为双方向极性。
所述整流环节串联连接的第二个可控硅阀组和第三个可控硅阀组,二者的连接点 做为整流环节的输出端连接电压振荡回路,第二个可控硅阀组的另一端连接第一个保 护电抗器, 第三个可控硅阀组的另一端连接第二个保护电抗器。
所述第二个可控硅阀组和第三个可控硅阀组均包括成对的正反并联的可控硅和 二极管;
其中,第二个可控硅阀组中的可控硅的负极连接第一个保护电抗器, 门极连接控 制系统; 第三个可控硅阀组中的可控硅的正极连接第二个保护电抗器, 门极连接控制 系统。
所述电压振荡回路包括按顺序串联连接的第一个可控硅阀组、电抗器和第二组电 容器;
其中,第二组电容器的另一端连接整流环节的输出端; 第一个可控硅阀组的另一 端连接等电位母线; 第一个可控硅阀组包括正反并联的可控硅, 两个可控硅的门极连 接控制系统。
所述第四个可控硅阀组包括正反并联的可控硅, 两个可控硅的门极连接控制系 统。
所述辅助可控硅阀组中的可控硅为正反并联结构, 两端分别连接门槛电路的两 所述门槛电路由传感器提供能量。
本发明的有益效果是:
1. 本发明在简化了实验台设备的同时也大大提高它的安全运行。
2. 本发明的辅助可控硅阀组是并联有带有串联变压器二次绕组和限流电抗器的 回路,这个回路在简化了实验站的同时保证了对由驱动板提供电压的可控硅阀组进行 实验;并且对由主要可控硅阀组控制失制或者辅助可控硅阀组控制信号消失时产生的 过电压进行保护; 同时保证对单方向非对称的可控硅阀组进行实验。
3. 实验站可对单方向不对称可控硅阀组和双方向对称可控硅阀组进行实验。 附图说明
图 1为本发明实验站的主电气原理图;
图 2为电流回路中的辅助可控硅阀组电气原理图;
图 3为本发明实验站的时序图。 具体实施方式 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。 如图 1所示, 实验站主电气原理图中包括: 接地母线 1和等电位母线 2, 被检测 可控硅阀组 3, 直流电压源 4, 第一组电容器 5, 电压振荡回路 6, 整流环节 7, 电流 回路 8, 冲击回路 9, 分布电容回路 10, 第一个保护电抗器 11和第二个保护电抗器 12, 控制系统 13, 电压互感器 14, 第一个电流互感器 15和第二个电流互感器 16。
被检测可控硅阀组 3的两个可控硅是正反并联形式: 正方向可控硅 17的阳极连 接等电位母线 2, 阴极连接接地母线 1, 门极连接控制系统 13的 3+输出端; 反方向 可控硅 18的阳极连接接地母线 1, 阴极连接等电位母线 2, 门极连接控制系统 13的 3-输出端。 直流电压源 4输出端的正方向标识为 PV (输出电压 + ); 负方向标识为 NV (输出电压- ); 零极标识为 MV, 通过第二个电流互感器 16连接接地母线 1。第 一个二极管单元 19的负极端为 PV, 正极端连接自耦变压器 21二次绕组的一个输出 端。 自耦变压器 21 的一次绕组输入系统电压 V^ l/) , 二次绕组的另一个输出端连接 零极 MV。 第二个二极管单元 20的负极端连接零极 MV, 正极端为 NV。 第一组电容器 5正极标识为 PV, 连接 + 负极标识为 NV, 连接一 零极 标识为 MV, 连接直流电压源 4的零极 MV。第一组电容器 5由第一个电容器单元 22 和第二个电容器单元 23串联组成。 第一个电容器单元 22的一端连接 PV, 另一端连 接零极 MV。 第二个电容器单元 23的一端连接零极 MV, 另一端连接 NV。
整流环节 7的输出标识为 OUT; 正极标识为 PV, 通过第一个保护电抗器 11连 接 + 负极标识为 NV, 通过第二个保护电抗器 12连接一 。 整流环节 7由第二 个可控硅阀组 29和第三个可控硅阀组 30串联组成。 第二个可控硅阀组 29的一端连 接 PV, 另一端连接 0UT。 第三个可控硅阀组 30的一端连接 OUT, 另一端连接 NV。 第二个可控硅阀组 29和第三个可控硅阀组 30均由正反并联的可控硅和二极管组成。 第二个可控硅阀组 29中, 可控硅 31的阳极和二极管 32的阴极连接 PV, 可控硅 31 的阴极和二极管 32的阳极连接 OUT, 可控硅 31的门极连接控制系统 13的 7+输出 端。 第三个可控硅阀组 30中, 可控硅 31的阳极和二极管 32的阴极连接 OUT, 可控 硅 31的阴极和二极管 32的阳极连接 NV, 可控硅 31的门极连接控制系统 13的 7+ 输出端。
电压振荡回路 6包括按顺序串联连接的第一个可控硅阀组 26、 电抗器 25和第二 组电容器 24。 第二组电容器 24的一端连接整流环节 7的 OUT, 另一端连接电抗器 25。 电抗器 25的另一端连接第一个可控硅阀组 26。 第一个可控硅阀组 26的另一端 连接等电位母线 2。 第一个可控硅阀组 26的两个可控硅是正反并联形式: 正方向可 控硅 27的阳极和反方向可控硅 28的阴极连接电抗器 25, 正方向可控硅 27的阴极和 反方向可控硅 28的阳极连接等电位母线 2;正方向可控硅 27的门极连接控制系统 13 的 6+输出端, 反方向可控硅 28的门极连接控制系统 13的 6-输出端。
电流回路 8包括按顺序串联连接的第四个可控硅阀组 35、 限流电抗器 34和变压 器 33 ; 限流电抗器 34和变压器 33的串联结构还并联有辅助可控硅阀组 38; 系统电 压通过开关 41输入到变压器 33的一次绕组端;开关 41的状态由控制系统 13的一个 输出端控制。 第四个可控硅阀组 35 的一端连接等电位母线 2, 另一端连接限流电抗 器 34。 限流电抗器 34的另一端连接变压器 33的二次绕组。 变压器 33二次绕组的另 一端通过第一个电流互感器 15连接接地母线 1。第四个可控硅阀组 35的两个可控硅 是正反并联形式:正方向可控硅 36的阳极和反方向可控硅 37的阴极连接限流电抗器 34, 正方向可控硅 36的阴极和反方向可控硅 37的阳极连接等电位母线 2; 正方向可 控硅 36的门极连接控制系统 13的 8+输出端, 反方向可控硅 37的门极连接控制系统 13的 8-输出端。辅助可控硅阀组 38的两个可控硅是正反并联形式: 正方向可控硅 40 的阳极和反方向可控硅 39的阴极连接变压器 33, 正方向可控硅 40的阴极和反方向 可控硅 39的阳极连接限流电抗器 34;正方向可控硅 40的门极连接控制系统 13的 8b 输出端, 反方向可控硅 39的门极连接控制系统 13的 8d输出端。
冲击回路 9由电流脉冲发生器或电压脉冲发生器组成,两端分别连接等电位母线
2和接地母线 1。
控制系统 13为带有程序芯片的模拟 -数字系统。输入端分别连接第一个电流互感 器 15、 第二个电流互感器 16和电压互感器 14的输出端; 输出端连接 3+、 3-、 6+、
6-、 7+、 7-、 8+、 8-、 8b、 8d。 电压互感器 14输入系统电压 。 除此之外, 被检 测可控硅阀组 3上还有驱动板状态输出信号 READY, 电流回路 8上开关 41的状态 输出信号 ON/OFF, 均进入到控制系统 13的输入端, 控制输出 OFF与电流回路 8上 开关 41的输入相连。
在图 2中, 具体的描述了在电流回路 8上的辅助可控硅阀组 38。 辅助可控硅阀 组 38包括有: 正反并联可控硅构成的回路, 正方向可控硅 39, 反方向可控硅 40, 并 联在可控硅 39和 40上的 RC保护回路 42; 门槛电路 43 ; 第一个驱动板 44和第二 个驱动板 45, 它们的输出端与正方向 39的可控硅和反方向 40的可控硅相连接并对 其进行 p-n的控制转换。辅助可控硅阀组 38上的第一个驱动板 44和第二个驱动板 45 的输入端分别为控制正方向 39可控硅和反方向 40可控硅的输入信号 8d和 8b对应; 门槛电路 43中有第一个输入端 C1和第二个输入端 C2, 第一个输出端 G1和第二个 输出端 G2, C1与正方向可控硅 39的阴极相连接, C2与反方向可控硅 40的阴极相 连接, G1与正方向可控硅 39的门极相连, G2与反方向可控硅 40的门极相连。在门 槛电路 43中还包括两个保护回路分别是 46和 47, 二极管整流回路 48, 传感器 49, 两个二极管分别为 50和 51, BOD——二极管 52和第一个电阻 53, 并且门槛回路 43 中 C1的第一个输入端与第一个二极管 50的正方向相连接, 第一个电阻 53, 二极管 整流回路 48的交流输出端 (〜) 和第二个二极管 51在反方向上与门槛回路 43中 C2 上的第二个输入端相连接。 保护回路 46和 47都包括有电容 54, 第三个二极管 55, 第一个稳压管 56和第二个电阻 57, 在第一个保护回路 46和第二个保护回路 47中电 容 54和第二个电阻 57并联着第一个二极管 50和第二个二极管 51, 阴极与第一个稳 压管 56反方向上相连接,保护回路 46和 47上的第三个二极管 55正方向上与门槛电 路 43的第一个输出端 G1和第二个输出端 G2相连。二极管整流回路 48的正输出(+ ) 和它的负输出 (-) 经过 BOD——二极管 52与在传感器 49在正方向的输入相连。 传 感器 49包括第三个电阻 58,第四个电阻 59和第五个电阻 60,第二个稳压管 61和光 纤传感器 62, 光纤传感器是传输辅助可控硅阀组 38上保护输出信号 FAULT的; 在 传感器 49的输入端有第三个电阻 58, 在这个并联回路上第四个电阻 59的正方向和 第二个稳压管 61反方向串联, 正反并联的稳压管 61上串联有第五个电阻 60和光纤 传感器 62。
在图 3的时序图中, e(t)—电压振荡回路 6的电动势,等于第一组电容器 5中的第一个 22单元或 者第二个 23单元与第二组电容器 24的电压值。 在第一个保护电抗器 11和第二个保 护电抗器 12电感为零时, 等于图 1中节点 E的电压 V (/) ;
Vs —第一组电容器 5正方向或者负方向上的幅值电压;
Ev —电压振荡回路 6在稳定工作状态下的整流电动势;
——电压振荡回路 6中的电流, 图中^为该电流的脉冲步长; V24 (^) —第二组电容器 24上的电压, 图中 o, Vx , 45表示第二组电 容器 24上在时间 ^, tx , ^和 上的电压值; V21 (^)——自耦变压器 21二次绕组上的电压;
V22 {t)和 V23 (t)—第一组电容器 5的第一个电容器单元 22和第二个电容器单 元 23上的电压, 图中 表示第一个电容器单元 22或者第二个电容器单元 23的 放电电压值; 和 (;)一电流回路 8的电流值与被检测阀组 3的电流值;
Vc (/)和 (;)一电流回路 8上电压和被检测阀组 3相对应的电压,图中 M 表示在电压振荡回路稳定工作状态下关断被检测阀组 3此时的过电压幅值;
3+和 3—, 6+禾。 6—, 7+禾。 7—, 8+和 8—, 8^。 一为控制脉冲, 这些 脉冲信号分别与被检测阀组 3, 电压振荡回路 6, 整流环节 7和电流回路 8在正方向 上的 (+, d) 和反方向上的 (-, b)相对应;
t——实际时间;
to , , t2 , ... —时间读数点。 为了方便观看在时序图中没有显示出在切断可控 阀组时 ^ (;), 和 (;)的反方向电流尖峰。 在图 3中 V21 (/), V22 (/)和 V23 (/)为等比例放大尺寸。 本发明的实验台按以下顺序进行检测工作: 电压互感器 14的输出端电压信号为
Figure imgf000009_0001
( ), 以及第二 个电流互感器 16的输出端带有电压振荡回路 6中的电流为 的信号共同进入控 制系统 13做为同步进行工作。控制系统 13中的控制脉冲信号分别为 3+, 3—, 6+,
6—, 7+, 7_ , 8+ , 8_ , 8¾和8^ (见图 3 ), 这些脉冲分别对应着被检测阀组
3, 电压振荡回路 6, 整流环节 7和电流回路 8并通过它们控制实验台在不同条件下 进行工作。 这些不同的状态是通过程序给定的。 除此之外, 在控制系统的输入端有来 自电流回路 8的保护信号 FAULT, 被检测可控硅阀组驱动板的 READY信号和电流 回路 8中开关 41的状态 ON/OFF信号。 在实验台进行工作时必需考虑到以下条件: 第一组电容器 5中的第一个电容器单元 22和第二个电容器单元 23的电容值 C22和 C23要远远大于第二组电容器 4上的电容值 C24, BP : C22 = C23 = Cs » C24。 保护电抗器 11和 12用于保护限制整流环节 7上出现的故事电流,电感量值分别为 A! 和 12, 这两个值要远远小于电抗器 25 的 25电感量, 即: l = 12 « 25。 第一组电容器 5上的第一个电容器单元 22和第二个电容器单元 23的充电由直流电压 源 4双方向完成的, 电压等于零, 电压为 + 和一 , 可控硅阀组的整流要在时间 间隔之前完成。
被检测可控硅阀组 3有驱动板, 电源是通过特殊回路与等电位母线连接, 除了实 验台控制系统失控的事故状态之外, 实验台开始和继续工作与如下描述相一致。被检 测可控硅阀组 3上的可控硅由驱动板驱动,电压由可控硅得到。开始时实验台没电源, 控制系统 13给出信号 OFF (继电器触点) 到开关 41, BP , 开关 41是关断状态。 因 为在实验台给电源之前和之后驱动板的 REDAY信号在控制系统 13的输入端由于被 检测可控硅阀组 3上没有交流电压而无法控制。所以最开始用开关 41切断变压器 33 并且通过电流回路 8中的主要可控硅阀组 35和辅助可控硅阀组 38启动电压振荡回路
6。电压振荡回路 6在稳定状态时见时序图 3。第一个可控硅阀组 26通过脉冲信号 6— 打开反方向回路 28的时间点为 _ (这里 → t0 和 _ < ,在以下文章中所表达 的意思是相同的)。 此时在第二组电容器 24上的电压为 V24 (/Q_ ) =— Q。 电流回路 8 上的主要可控硅阀组 35和辅助可控硅阀组 38通过第一个可控硅阀组 26上的反方向 回路 28和第二个可控硅阀组 29上的二极管回路 32叠加了第二组电容器 24的电压
―^) 和 第 一 组 电 容 器 5 上 的 22 单 元 电 压 , 即 : vc (t0_ ) = vT (t0_ ) = e(t0_ ) = s0 < 0。 在时间点 0上给与电流回路 8和整流 环节 7相对应的控制脉冲信号 8+ , 8¾和,―。 电流回路 8上有主要可控硅阀组 35上 的正方向回路 36和辅助可控硅阀组 38的反方向回路 40, 电流回路 8上的电压和被 检测可控硅阀组 3 上的电压给到零 (时序图中 Vc (/)和 ^ (t), 时间点 )。 整流环 节 7上有第三个可控硅阀组 30上的可控硅回路 31,在这个阀组上通过二极管回路 32 关断第二个可控硅阀组 29。 第二组电容器 24按以下顺序进行过充电: 第三个可控硅 阀组 30上的可控硅回路 31—第二个保护电抗器 12——第一组电容器 5上的第二个 电容器单元 23——第二个电流互感器 16——接地母线 1——第一个电流互感器 15— 一辅助可控硅阀组 38上的反方向回路 40——主要可控硅阀组 35上正方向回路 36— 一等电位母线 2——第一个可控硅阀组 26上的反方向回路 28——电抗器 25 (时序 图中电流 ί (ή在从 0 到 =t0+tv 时间间隔, 这里 ^ = π- jL-C , = „ + 25 = 12 + 25和 c = cs'c24/(cs + c24))。 如果电压振 回路在 没有损耗的理想状态下工作那么第二个电容器单元 23 的电压值和第二组电容器 24 在过充电之前和之后的电压值为 (具体工作顺序祥见本文内容):
v?Ata) = - (1) v23 ) = -vs + - ^ - -(vs + v0)= -Vs +AVS (2)
(3)
/ 、 C -V -C - V
(4) c + c 在时间点 —上通过带有时间长度为从 —到 4+的控制脉冲信号 6+对第一个可 控硅阀组 26 的正方向回路 27 控制。 在经过电流回路 8 的时间点^上允许为零
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(在时序图中反方向电流 ^(/)和 (/)没有显示), 之后按带有幅值过电 压为^ (时序图中的 的实际电动势 zefc)进行整流并开始切断主要可 控硅阀组 35 正方向 36 回路和辅助可控硅阀组 38 反方向回路 40。 如果 V0 <VS -CS/ C22, 那么第二组电容器 24的过充电从时间 。到 ^ =。 + tv并与公 式 (3) 和公式 (4) 相一致, 并同时再充电。 在这个时间里第二个电容器单元 23放 电与公式 (1) 和 (2) 相一致 (时序图中的 V23(i))。 在从 2到 ^的时间里第二个电 容器单元 23充电由直流电压源 4提供并充到电压值- 。 在时间点 上第一个可 控硅阀组 26通过脉冲信号 6+打开正方向回路 27, 并经过它打开第三个可控硅阀组 30上的二极管回路 32, 在电流回路 8上的主要可控硅阀组 35和辅助可控硅阀 38叠 加了第二个电容器单元 23电压— 和第二组电容器 24的电压 4 = V24 (t4_ ) > 0, 艮^ vc(/4_) = vr(/4_) = e(/4_) =— s + 4 >0。 在时间点 4上给脉冲信号 8—, 和 7+到电流回路 8和整流环节 7。 在电流回路 8中包括主要可控硅阀组 35上反 方向回路 37和辅助可控硅阀 38的正方向回路 39, 电流回路 8上的电压和被检测阀 组 3的电压给到零 (时序图中 Vc(/)和 时间 4)。 整流环节 7包括第二个可控 硅阀组 29的可控硅回路 31, 它是用来同时切断第三个可控硅阀组 30上二极管回路 32的。 第二组电容器 24的过充电顺序如下: 电抗器 25——第一个可控硅阀组 26的 正方向回路 27——等电位母线 2——主要可控硅阀组 35的反方向回路 37——辅助可 控硅阀组 38的正方向回路 39——第一个电流互感器 15——接地母线 1——第二个电 流互感器 16——第一组电容器 5上的第一个电容器单元 22——第一个保护电抗器 11 ——第二个可控硅阀组 29上的可控硅回路 31。如果上述工作是在理想无损耗状态下, 那么在时间间隔从 4到^ =^4+^上第一组电容器 5的第一个电容器单元 22和第 二组电容器 24在开始 t4到结束 5 = 4 + t 的过充电为以下公式:
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/ 、 C -V - C - V
c + c (8) 在时间点 t5—上通过带有时间长度为从 t5—到 9+的控制脉冲 6—导通第一个可控 硅阀组 26的反方向回路 28。在经过电流回路 8的时间点^上允许为零 ( c(¾) = 0), 之后按带有幅值过电压为^ (时序图中的 的实际电动势 =efc)进行整 流并开始切断主要可控硅阀组 35反方向 37回路和辅助可控硅阀组 38正方向回路 39。 如果 V4 〈VS 'CS/ C22,那么第二组电容器 24的过充电从时间 45 = ^ + ^与 公式 (7) 和公式 (8) 相一致, 并同时再充电。 在这个时间里第一个电容器单元 22 放电与公式 (5)和 (6)相一致(时序图中 V22( ))。 在时间间隔为 7 ÷ ^中, 第- 水 电容器单元 22充电由直流电压源 4从电压值 充到无穷大。当再次充电能量等于在 时间间隔 ÷^1和^÷^中的有功损耗时, 电压振荡回路 6的稳定工作状态中电压是 平衡的: = 和 = , 第二组电容器 24的再充电为:
(9) 这里 = 4。 从公式 (9) 得到
C c 4 +十 c24.. Δ
(10)
C 24 2 C 24
在直流电压源 4的输出端的调节电压 (Vs >Δ )可以换成第二组电容器
5的幅值电压 , 那么交流电压 ( )在被检测阀组 3上有更宽的范围。 当被检测可 控硅阀组 3上的驱动板能量达到允许电压值 VT (t)时, 由驱动板提供信号 READY进 入控制系统 13。 这个时间为时间点^。 在时间点^上用控制脉冲 7—给到第三个可 控硅阀组 30的可控硅回路 31上,用控制脉冲 3—给到被检测阀组 3的反方向回路 18 上通过电流导通被检测阀组 3 (时序图中 iT (t), 时间间隔 t9 ÷tl0)o 被检测可控硅阀 组 3的整流过程在时间 „÷ 12之中完成。 电压振荡回路 6的任何一种工作情况都流 经被检测可控硅阀组 3, 如所描述的一样。 被检测可控硅阀组 3上有了允许实际额定 交流电压值并通过电流回路 8中的开关 41投入变压器 33, 并由控制系统 13启动电 流回路 8和电压振荡回路 6。必需要指出的是, 在时序图 3中时间间隔 4 ÷ ιο是被检 测可控硅阀组 3的反方向回路 18的单方向导纳值, 假设被检测阀组是不对称可控硅 形式构成, 即没有正方向回路 17。 电流回路 8中主要可控硅阀组 35上的反方向回路 37和辅助可控硅阀组 38上的正方向回路 39构成了电压振荡回路的正向传导功能。 同样的完成单方向可控硅阀组的实验在整流电压上也是如此。因为在主要可控硅阀组 35上的可控硅都是选择了导通特性一致的原器件, 所以 RC回路上的容量不是很大, 仅为串联可控硅均压值。被检测可控硅阀组上的 RC回路是保护由于整流过程所产生 的过载。所以电流回路 8在整流过程中对被检测阀组的影响要最小。 除此之外, 在事 故状态下, 电流回路 8中的主要可控硅阀组 35上的可控硅并联有压敏电阻(RC回路 和压敏电阻在第一张电气原理图上没有显示)。
这里必需要说明的是, 在电流回路 8中有变压器 33, 它的二次侧绕组为大电流 (~5kA), 同样限流电抗器 34也是如此, 但是电压为低压 (〜220V)。 辅助可控硅阀组 38上的 RC保护回路 42 (见图 2)分流了整流过电压, 整流过电压经过主要可控硅阀 组 35上的保护原器件流过限流电抗器 34 (在图 1中没有显示)。 当出现大功率过电 压时, 比如, 在开始状态中主要可控硅阀组 35 的控制失控或者辅助可控硅阀组 38 上控制缺失,辅助可控硅阀组 38按自己的门槛电路 43导通,导通幅值为 (600÷700)V; 此时门槛电路 43导通传感器 49并通过光信号传输 FAULT到控制系统 13的输入端。 控制系统 13记录下这个信号, 同时取消实验台所有可控硅阀组的控制脉冲并且切断 电流回路 8中的开关 41。
在辅助可控硅阀组 38上的驱动板 44和 45用于控制正方向 39和反方向 40的可 控硅。 二极管 50和 51分流了在反方向上可控硅的控制 p-n转换。 保护回路 46和 47 是用于消除可控硅在有干扰情况下的错误动作建议使用 IXYS公司的原器件。当在辅 助可控硅阀组 38上出现过电压时, 比如, BOD二极管 52在单向正方向到达门槛电 路动作值时, 按以下顺序导通回路: 门槛电路 43上的第二个输入端 C2——第二个 二极管 51 ——二极管整流 48的第二个交流输出端 (〜) 和正方向 (+ ) 输出端—— 传感器 49中的第三个电阻 58——二极管整流 48的负方向(-)输出端和第二个交流 输出端 (〜)——第一个电阻 53 ——并联在第一个保护回路 46上的电容 54和第二 个电阻 57——门槛电路 43上的第一个输入端 C1。在 BOD——二极管 52动作时电流 经过第一个限流电阻 53。 电流在传感器 49中的第三个电阻 58 (电流传感器)上形成 了压降, 这个电流经过第四个电阻 59到了第二个稳压管 61上, 在稳压管 61上形成 了给串联的第五个电阻 60和光传感器 62稳定的幅值电压。上述的电流也流经了并联 电容 54和第一个保护回路 46上的第二个电阻 57, 形成了回复电压, 并且放大了第 一个稳压管 56,第三个二极管 55和正方向可控硅 39上 p-n转换的控制电流。正方向 可控硅 39导通并安全地分流了过电压。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种用于可控硅阀组检测的实验站, 包括用于连接被检测可控硅阀组(3 ) 的 接地母线 (1 )、 等电位母线 (2)、 直流电压源 (4)、 第一组电容器 (5 )、 电压振荡回 路 (6)、 电流回路 (8) 和分别连接在接地母线 (1 ) 与等电位母线 (2) 之间的冲击 回路(9)、 分布电容回路(10), 其特征在于, 直流电压源 (4) 的零极通过第二个电 流互感器(16)与接地母线 (1 )连接, 输出端分别连接第一组电容器(5 )和按顺序 串联连接的第一个保护电抗器(11 )、 整流环节 (7)、 第二个保护电抗器(12); 第一 组电容器 (5 ) 的零极连接直流电压源 (4) 的零极; 整流环节 (7) 的输出端连接电 压振荡回路(6); 电压振荡回路(6)的另一端与等电位母线(2)连接; 电流回路(8) 的一个输出端连接等电位母线(2), 另一个输出端通过第一个电流互感器(15 )连接 接地母线 (1 ); 系统电压输入到直流电压源 (4), 并通过电压互感器(14)输入到控 制系统 (13 ) 中;
所述电流回路(8)包括按顺序串联连接的第四个可控硅阀组(35 )、 限流电抗器 (34) 和变压器 (33 ); 限流电抗器 (34) 和变压器 (33 ) 的串联结构还并联有辅助 可控硅阀组 (38); 系统电压通过开关 (41 ) 输入到变压器 (33 ) 的一次绕组端; 开 关 (41 ) 的状态由控制系统 (13 ) 的一个输出端控制;
控制系统( 13 )的输入端还连接第一个电流互感器( 15 )和第二个电流互感器( 16 ) 的输出端, 被检测可控硅阀组 (3 ) 上驱动板 READY的输出状态, 辅助可控硅阀组 (38) 的保护输出以及开关(41 ) 的状态也连接到控制系统(13 ) 的输入端; 输出端 分别连接被检测可控硅阀组(3 )、 电压振荡回路(6)、 整流环节(7)和电流回路(8) 中的第四个可控硅阀组 (35 ) 与辅助可控硅阀组 (38)。
2. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述直流电压源(4)包括按顺序串联连接的第一个二极管单元(19)、 自耦变压器(21 ) 和第二个二极管单元 (20); 自耦变压器 (21 ) 的二次绕组的两个输出端分别连接第 一个二极管单元(19) 的正极端和第二个二极管单元(20) 的负极端, 一次绕组输入 系统电压; 第二个二极管单元(20) 的负极端连接零极; 第一个二极管单元(19) 的 负极端和第二个二极管单元(20) 的正极端分别为该直流电压源(4) 的正负输出端。
3. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述所述第一组电容器(5 ) 中第一个电容器单元(22) 的两端连接直流电压源 (4) 的 正输出端和零极, 第二个电容器单元 (23 ) 的两端连接零极和直流电压源 (4) 的零 极和负输出端。
4. 根据权利要求 3所述的用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所述第 一组电容器 (5 ) 中的电容器为双方向极性。
5. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述整流环节 (7) 串联连接的第二个可控硅阀组(29)和第三个可控硅阀组 (30), 二 者的连接点做为整流环节 (7) 的输出端连接电压振荡回路 (6), 第二个可控硅阀组 (29) 的另一端连接第一个保护电抗器 (11 ), 第三个可控硅阀组 (30) 的另一端连 接第二个保护电抗器 (12)。
6. 根据权利要求 5所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述第二个可控硅阀组(29)和第三个可控硅阀组(30)均包括成对的正反并联的可控 硅和二极管;
其中, 第二个可控硅阀组(29) 中的可控硅(31 ) 的负极连接第一个保护电抗器 ( 11 ), 门极连接控制系统(13 ); 第三个可控硅阀组 (30) 中的可控硅(31 ) 的正极 连接第二个保护电抗器 (12), 门极连接控制系统 (13 )。
7. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述电压振荡回路 (6) 包括按顺序串联连接的第一个可控硅阀组 (26)、 电抗器 (25 ) 和第二组电容器 (24);
其中, 第二组电容器 (24) 的另一端连接整流环节 (7) 的输出端; 第一个可控 硅阀组 (26) 的另一端连接等电位母线 (2); 第一个可控硅阀组 (26)包括正反并联 的可控硅, 两个可控硅的门极连接控制系统 (13 )。
8. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述第四个可控硅阀组(26)包括正反并联的可控硅, 两个可控硅的门极连接控制系统
( 13 )。
9. 根据权利要求 1所述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述辅助可控硅阀组(38)中的可控硅为正反并联结构,两端分别连接门槛电路的两端。
10. 根据权利要求 9述的一种用于可控硅阀组检测的实验站, 其特征在于, 所 述门槛电路由传感器提供能量。
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