專利名稱：一種新型晶閘管反向恢復保護試驗方法
技術領域：
本發明涉及電力系統器件領域，尤其涉及一種新型晶閘管反向恢復保護試驗方 法。
背景技術：
晶閘管關斷過程中，電流從額定值降為零后，才具備承受反向電壓的能力。由于晶 閘管結電容的存在，需要一定的反向恢復電荷，使得電流過零后反向流動，這一過程被成為 反向恢復期。正常運行時，晶閘管在反向恢復期承受著工頻交流電壓，dv/dt均在允許的范 圍內，如果在此期間出現交流網壓擾動，換相失敗，雷電沖擊等就有可能造成晶間管兩端的 dv/dt超標。因此，必須對晶閘管施加反向恢復期的保護。目前國內外還沒有類似的技術發明。傳統的晶閘管反向恢復期的保護試驗都是 用工頻同步和沖擊電壓發生器去調節，通過調整工頻同步的電角度，從而調節進入反向恢 復期的電壓，然后測量該負壓，確定反向恢復期的時間，然后施加沖擊電壓，最終完成反向 恢復期的保護試驗。這樣做的優點在于做起來簡單易行，但是調節同步需要消耗較多時間， 并且山于操作，在重復性和可控性上具有很大的缺點，本發明采用了數字的可控方式，通過 采集同步信號，利用控制電路和測量電路來控制進入反向恢復其的時間，反向恢復期的電 壓，并利用光觸發信號觸發沖擊電壓發生器放電，安全可靠，重復性好，自動化能力強。專利 CN200710178248. 7直流換流閥恢復期瞬時正向電壓試驗的方法中提到通過合成實驗裝置 在直流換流閥晶間管關斷過程中，將沖擊電壓施加至試品閥上，該專利所涉及的恢復期保 護試驗方法是針對直流換流閥閥模塊進行試驗，由于該試驗中沖擊電壓的幅值較高，難于 產生對于單個晶閘管進行的試驗的沖擊電壓值，恢復期施加正向沖擊的時間調節方法比較 難于控制，不能實現精確控制的目的。本專利所設計的恢復期正向電壓保護的試驗方法，能 夠通過過零檢測電路產生的同步方波進行準確控制恢復期施加正向沖擊的時刻，沖擊電壓 發生器是給單級晶閘管定制的，幅值和波頭時間調節方便靈活，利用光信號進行觸發控制， 可靠安全。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種新穎的晶閘管反向恢復期保護試驗的實現方法，該 發明使用了與傳統試驗方法截然不同的原理，其原理如框圖1所示。通過檢測回路，將低 壓回路的電壓信號引至控制回路，然后通過嚴格的控制時序，在電壓的負向過零點，啟動電 壓檢測電路，若檢測到晶閘管兩端的電壓低于-30V時，立即啟動沖擊電壓發生器的點火電 路，當電壓檢測電路檢測到晶閘管兩端的電壓大于保護水平時，TCU產生觸發脈沖觸發晶閘 管導通，從而避免使晶閘管損壞。本發明提出的一種新型晶閘管恢復期保護試驗方法，對晶閘管恢復期保護是在晶 閘管的恢復期期間施加沖擊電壓，驗證晶閘管電子設備TE在恢復期正向過電壓大于1.2kV 時能否對晶閘管進行保護，進行該方法的晶閘管恢復期保護試驗電路是由低電壓回路和沖擊電壓發生器兩部分組成，所述低電壓回路為晶閘管級試品提供正常工作的電壓，沖擊電 壓發生器為晶閘管級試品提供沖擊電壓，沖擊電壓的波頭時間為1. 2us lOOus，試驗平臺 控制絕緣柵雙極型功率管IGBT、晶閘管電子設備TE和沖擊電壓發生器的工作；所述的晶閘管恢復期保護試驗電路是由220V交流源，隔離開關、隔離變壓器、限 流電阻、IGBT、晶閘管級試品、3kV沖擊電壓發生器和試驗平臺構成，所述220V交流源的輸 出端和隔離開關相連接，隔離開關和隔離變壓器相連接，隔離變壓器的輸出端和限流電阻 相連接，限流電阻和IGBT相連，IGBT的輸出端和晶閘管級試品連接，沖擊電壓發生器的高 壓端和晶閘管級試品連接。其中，晶閘管恢復期保護試驗電路沖擊電壓發生器接收試驗平臺的觸發信號，觸 發脈沖寬度約為1ms，當接收到該觸發脈沖后，觸發點火沖擊電壓發生器。其中，沖擊電壓發生器的觸發點火時刻是當檢測到晶閘管兩端的電壓小于-30V 時，由試驗平臺向沖擊電壓發生器發送出發點火脈沖，使得沖擊電壓施加至晶閘管級試品。其中，所述晶閘管級試品是由阻尼回路、直流均壓回路、晶閘管和TE構成，阻尼回 路是由阻尼電阻和阻尼電容構成，直流均壓回路是有兩個直流均壓電阻串聯構成。其中，所述低壓回路由IGBT控制，通過向IGBT施加開通、關斷信號就可以控制 IGBT的開通和關斷，從而低壓回路變成可控的，當為了向晶閘管級試品施加沖擊電壓時，通 過控制IGBT2關斷，可使得沖擊電壓不會施加至隔離變壓器，從而保證沖擊電壓不會施加 至交流電源。其中，所述控制電路的過電壓過零檢測電路檢測電壓的過零點，從而產生整個控 制系統的控制基準，通過對該控制基準進行延時，從而控制IGBT的觸發時刻和沖擊電壓發 生器的觸發點火時刻，從而根據實際試驗需要調整施加沖擊電壓的時刻。本發明的有益效果是該項試驗方法改變了傳統的依靠測量和調節工頻電角度的 方法，減少了人為的操作，提高了可靠性。本發明所設計的反向恢復期沖擊電壓的實現方法 安全可靠，重復性高，自動控制能力強。
圖1示出了晶閘管反向恢復保護試驗方法原理圖。圖2示出了保護性觸發區間和晶閘管兩端的電壓波形。圖3示出了晶閘管反向恢復期保護試驗電壓電流波形圖。
具體實施例方式為了詳細說明本發明所設計的晶閘管恢復期保護試驗的試驗方法，下面將結合實 例進行說明。參考附圖1。晶閘管恢復期保護試驗電路是由220V交流源，隔離開關、隔離變壓 器、限流電阻、IGBT、晶閘管級試品、3kV沖擊電壓發生器和試驗平臺構成。220V交流源的輸 出端和隔離開關相連接，隔離開關和隔離變壓器相連接。隔離變壓器的輸出端和限流電阻 相連接，限流電阻和IGBT相連。IGBT的輸出端和晶閘管級試品連接，沖擊電壓發生器的高 壓端和晶間管級試品試品連接。沖擊電壓發生器能夠接收試驗平臺的觸發信號，觸發脈沖 寬度約為1ms。當接收到該觸發脈沖后，觸發點火沖擊電壓發生器。觸發點火時刻是當檢測到晶閘管兩端的電壓小于-30V時，由試驗平臺向沖擊電壓發生器發送出發點火脈沖，使得 沖擊電壓施加至晶閘管級試品。為了向晶閘管級試品施加沖擊電壓時，通過控制IGBT2關 斷，可以使得沖擊電壓不會施加至隔離變壓器，從而保證了沖擊電壓不會施加至交流電源。參考附圖2首先，該發明通過對低壓電路進行過零檢測，電壓回路通過過零檢測 電路將產生同步信號，該同步信號和控制電路相連，將提供整個系統工作的同步信息，通過 對該基準進行延時，就可以控制IGBT的觸發時刻和沖擊電壓發生器的觸發點火時刻，從而 可以根據實際試驗需要調整施加沖擊電壓的時刻。當電壓檢測電路檢測到施加到晶閘管上 的電壓約為-30V時，則晶閘管進入反向恢復期，如圖2所示，控制電路發出沖擊電壓發生器 的點火脈沖，從而在反向恢復期產生沖擊電壓，達到在晶閘管反向恢復期產生沖擊電壓的 目的。其次，該發明的沖擊電壓發生器的控制方式光觸發，利用控制電路產生觸發脈沖， 并進行電光轉換，將該光信號發送至沖擊電壓發生器，沖擊電壓發生器接收到該光觸發脈 沖，然后進行光電轉換，將該觸發脈沖發送至點火球隙點火，從而施加沖擊電壓。由上面兩步，即可以完成在晶閘管的恢復期施加沖擊電壓，若TE的保護動作，則 產生保護觸發信號，送至晶閘管級試品，晶閘管被觸發后，電壓降至零，電流達到峰值。電壓 波形如圖2所示，圖中第一個半波是指晶閘管在低電壓下被觸發，晶閘管傷的電壓跌至零， 晶閘管上的電流波形如電流波形所示，第二個半波是指當晶閘管處于關斷時刻，晶閘管上 的電壓出現負壓，當檢測到該負壓約為-30V時，控制電路向沖擊電壓發生器發送觸發點火 脈沖，使得沖擊電壓施加至晶閘管上，此時若TE的恢復期保護功能正常，則晶閘管被保護 性觸發，沖擊電壓瞬間跌至零，電流達到峰值。第三個半波時晶閘管處于低電壓，此時控制 電路不對晶閘管發送觸發脈沖，晶閘管上的電壓沒有被觸發，如圖所示。以上是為了使本領域普通技術人員理解本發明，而對本發明進行的詳細描述，但 可以想到，在不脫離本發明的權利要求所涵蓋的范圍內還可以做出其它的變化和修改，這 些變化和修改均在本發明的保護范圍內。
權利要求
一種新型晶閘管恢復期保護試驗方法，其特征在于對晶閘管恢復期保護是在晶閘管的恢復期期間施加沖擊電壓，驗證晶閘管電子設備TE在恢復期正向過電壓大于1.2kV時能否對晶閘管進行保護，進行該方法的晶閘管恢復期保護試驗電路是由低電壓回路和沖擊電壓發生器兩部分組成，所述低電壓回路為晶閘管級試品提供正常工作的電壓，沖擊電壓發生器為晶閘管級試品提供沖擊電壓，沖擊電壓的波頭時間為1.2us～100us，試驗平臺控制絕緣柵雙極型功率管IGBT、晶閘管電子設備TE和沖擊電壓發生器的工作；所述的晶閘管恢復期保護試驗電路是由220V交流源，隔離開關、隔離變壓器、限流電阻、IGBT、晶閘管級試品、3kV沖擊電壓發生器和試驗平臺構成，所述220V交流源的輸出端和隔離開關相連接，隔離開關和隔離變壓器相連接，隔離變壓器的輸出端和限流電阻相連接，限流電阻和IGBT相連，IGBT的輸出端和晶閘管級試品連接，沖擊電壓發生器的高壓端和晶閘管級試品連接。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于晶閘管恢復期保護試驗電路沖擊電壓發生器 接收試驗平臺的觸發信號，觸發脈沖寬度約為1ms，當接收到該觸發脈沖后，觸發點火沖擊 電壓發生器。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于沖擊電壓發生器的觸發點火時刻是當檢測到 晶閘管兩端的電壓小于-30V時，由試驗平臺向沖擊電壓發生器發送出發點火脈沖，使得沖 擊電壓施加至晶閘管級試品。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述晶閘管級試品是由阻尼回路、直流均壓 回路、晶閘管和TE構成，阻尼回路是由阻尼電阻和阻尼電容構成，直流均壓回路是有兩個 直流均壓電阻串聯構成。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述低壓回路由IGBT控制，通過向IGBT施加 開通、關斷信號就可以控制IGBT的開通和關斷，從而低壓回路變成可控的，當為了向晶閘 管級試品施加沖擊電壓時，通過控制IGBT2關斷，可使得沖擊電壓不會施加至隔離變壓器， 從而保證沖擊電壓不會施加至交流電源。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述控制電路的過電壓過零檢測電路檢測 電壓的過零點，從而產生整個控制系統的控制基準，通過對該控制基準進行延時，從而控制 IGBT的觸發時刻和沖擊電壓發生器的觸發點火時刻，從而根據實際試驗需要調整施加沖擊 電壓的時刻。
全文摘要
本發明提出了一種新穎的晶閘管恢復期保護試驗的實現方法。晶閘管由于在恢復期時正向電壓耐受能力較低，如果此時出現過電壓，可能會損壞晶閘管，因而直流輸電工程中晶閘管電子設備(TE)一般都設有晶閘管恢復期保護功能。該方法所提出的試驗電路是由低電壓回路和沖擊電壓發生器組成。低電壓回路提供給晶閘管級正常工作時的電壓，沖擊電壓發生器產生沖擊波形施加至晶閘管級。試驗過程中通過試驗平臺控制IGBT的開通關斷，用以隔離低電壓回路和沖擊回路，通過系統的控制時序使得當晶閘管處于恢復期時，向沖擊電壓發生器發送觸發點火脈沖，使得沖擊電壓施加至晶閘管級。當沖擊電壓值大于TE的恢復期電壓保護水平時，晶閘管將被保護性觸發，從而避使晶閘管由于正向電壓過高而損壞。該項試驗方法改變了傳統的依靠測量和調節工頻電角度的方法，減少了人為的操作，提高了可靠性。
文檔編號G01R31/26GK101975916SQ20101028894
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者湯廣福, 王華鋒, 陳龍龍 申請人:中國電力科學研究院