WO2013107105A1

WO2013107105A1 - 一种用于可控硅阀组检测的实验站

Info

Publication number: WO2013107105A1
Application number: PCT/CN2012/073520
Authority: WO
Inventors: 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
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-07-25
Also published as: CN102707163A; CN102707163B

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 (/) _;

V_s —第一组电容器 5正方向或者负方向上的幅值电压；

E_v —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， V_x , ₄和 ₅表示第二组电容器 24上在时间 ^， t_x , ^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；

V_c (/)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

( )，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_ , 8_¾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 = C_s » 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： v_c (t₀_ ) = v_T (t₀_ ) = e(t₀_ ) = _s— ₀ < 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+ , 8_¾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 V_c (/)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+t_v 时间间隔，这里 ^ = π- jL-C ， = „ + ₂₅ = ₁₂ + ₂₅和 c = c_s'c₂₄/(c_s + 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_?At_a) = - (1) v₂₃ ) = -v_{s +} - ^ - -(v_{s +} v₀)= -V_s +AV_S (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

(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 <V_S -C_S/ C₂₂，那么第二组电容器 24的过充电从时间。到 ^ =。 + t_v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^ v_c(/₄_) = v_r(/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 V_c(/)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：

/ 、 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 〈V_S 'C_S/ C₂₂，那么第二组电容器 24的过充电从时间 ₄到 ₅ = ^ + ^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 (V_s >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 V_T (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 i_T (t)，时间间隔 t₉ ÷t_l0)_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。