基于合成回路的晶閘管正向恢復特性測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種直流輸電換流閥的測試裝置及其測試方法，具體講涉及一種基于合成回路的晶閘管正向恢復特性測試裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002]晶閘管容量的提升使其應用范圍拓展到輸電領域。目前，以高壓串聯晶閘管為基礎的高壓直流輸電技術在世界范圍內快速發展，尤其是在我國得到大規模的應用，并在遠距離輸電及大規模電網互聯方面發揮了良好的技術優勢，取得了良好的經濟效益。隨著直流輸電電壓、輸送容量的提高，直流輸電系統的關鍵設備直流換流閥的運行可靠性對系統安全運行至關重要，而換流閥的關斷特性直接影響到換流閥運行的可靠性。
[0003]換相失敗是高壓直流輸電系統中常見的會導致諸多不良后果故障，如直流系統電壓降低，電流增大，輸送功率減少，換流閥壽命縮短等。當出現連續或同時換相失敗時，有可能導致直流系統停運將對社會安全經濟運行造成嚴重影響。換向失敗的主要原因是晶閘管在正向恢復特性內承受外電路帶來的正向電壓，因此，研究晶閘管正向恢復特性對抑制換向失敗具有非常重要的意義。
[0004]對換流閥正向恢復特性的測試往往局限于測量晶閘管自身，等效性不盡理想，同時需要三到四個電源，控制時序復雜，投資較大。因此需要一種具有良好等效性的晶閘管正向恢復特性檢測裝置和其檢測方法，把換流閥運行的參數折算到單個晶閘管級上來，通過改變外加電壓值、電容電感參數、結溫等，檢測各種工況下各種因素對正向恢復特性的影響，以確認實際工況下換流閥的正向恢復特性。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于合成回路的晶閘管正向恢復特性測試裝置及測試方法，采用兩套電源系統(兩套電源系統除了恒流電壓源意外還包括沖擊發生器)分別為試品晶閘管提供充電電壓、正向高壓，試驗時將恒流源輸出的電流和沖擊電壓發生器輸出的電壓交替施加于被試晶閘管上。
[0006]本發明的目的是采用下述技術方案實現的:
[0007]本發明提供一種基于合成回路的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其改進之處在于，所述測試裝置包括恒流電壓源、試品晶閘管T、二極管D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱回路、沖擊發生器以及阻尼回路；所述可調電容器C的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的另一端與二極管D的陽極連接，所述二極管D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和沖擊發生器的一端連接；所述可調飽和電抗器L的另一端與阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路連接后與所述沖擊發生器并聯；
[0008]所述阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路由并聯的阻尼回路和試品晶閘管T組成，所述試品晶閘管T與加熱回路并聯；所述加熱回路將試品晶閘管T加熱到試驗結溫；
[0009]所述恒流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼回路的阻尼電阻以及沖擊發生器的另一端均接地。
[0010]進一步地，所述加熱回路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過自動調節加熱回路中電阻絲的大小來調整試品晶閘管T兩端的結溫高低；加熱回路具有恒溫的功能；
[0011]所述阻尼回路包括串聯的阻尼電容與阻尼電阻；所述阻尼回路用于調諧、濾波和防止沖擊電流。
[0012]進一步地，所述沖擊發生器都包括依次連接的發生器本體、分壓器和數字化波形記錄系統。
[0013]本發明還提供一種大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置的測試方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0014](l)to時刻電源給可調電容器C充電，使可調電容器C的電壓達到所需試驗電壓；
[0015](2)tl時刻觸發試品晶閘管T，使之承受來自可調電容器C和電抗器LI放電產生的正弦半波電流；
[0016](3) t2時刻流過試品晶閘管T的電流過零,開始流過反向電流,承受反壓；
[0017](4) t3時刻試品晶閘管T反向電流過零,試品晶閘管T承受反向電壓而關斷；
[0018](5)t4時刻沖擊發生器點火，在試品晶閘管T兩端施加具有規定幅值和變化率的正向電壓。
[0019]與現有技術比，本發明達到的有益效果是:
[0020]1、本裝置拓撲結構功能全面，能夠滿足對大功率半導體器件在不同電壓、不同頻率、不同觸發信號、不同結溫、不同電流峰值和不同di/dt條件下進行正向恢復特性試驗；
[0021]2、本發明提供的新型大功率晶閘管正向恢復特性測試方法，簡單易實現，所需設備容量小，裝置成本低；
[0022]3、基于合成回路法的測試方法，觸發晶閘管與沖擊發生器點火信號均由充電電源統一控制，時序簡單。
[0023]4、基于合成回路法的測試方法采用沖擊發生器，可以通過調節波頭電阻和電感，實現在晶閘管兩端施加不同dv/dt的正向電壓、方式靈活，適用范圍廣。
[0024]5、基于合成回路法的測試方法在采用恒溫裝置，可以測量在不同溫度下的正向恢復特性，能更好的反映換流閥的實際工況。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明提供的基于合成回路法的晶閘管正向恢復特性測試裝置原理圖；
[0026]圖2是本發明提供的測試方法下試品晶閘管典型電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0028]本發明提供的基于合成回路法的晶閘管正向恢復特性測試裝置原理圖如圖1所示，該測試裝置包括恒流電壓源、試品晶閘管T、二極管D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱回路、沖擊發生器以及阻尼回路；所述可調電容器C的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的另一端與二極管D的陽極連接，所述二極管D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和沖擊發生器的一端連接；所述可調飽和電抗器L的另一端與阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路連接后與所述沖擊發生器并聯；
[0029]所述阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路由并聯的阻尼回路和試品晶閘管T組成，所述試品晶閘管T與加熱回路并聯；所述加熱回路將試品晶閘管T加熱到試驗結溫；
[0030]所述恒流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼回路的阻尼電阻以及沖擊發生器的另一端均接地。
[0031]加熱回路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過自動調節加熱回路中電阻絲的大小來調整試品晶閘管T兩端的結溫大小；加熱回路具有恒溫的功能；所述阻尼回路包括串聯的阻尼電容與阻尼電阻；所述阻尼回路用于調諧、濾波和防止沖擊電流。
[0032]沖擊發生器都包括依次連接的發生器本體、分壓器和數字化波形記錄系統。
[0033]本發明還提供一種基于合成回路法的晶閘管正向恢復特性測試裝置的測試方法，圖2給出了該測試裝置的基本工作模式下試品閥電流、電壓的波形。現根據電路時序簡單說明測試裝置的基本工作原理，包括下述步驟:
[0034](l)t0時刻電源給可調電容器C充電，使可調電容器C的電壓達到所需試驗電壓；
[0035]⑵tl時刻觸發試品晶閘管T，使之承受來自可調電容器C和電抗器LI放電產生的正弦半波電流；
[0036](3) t2時刻流過試品晶閘管T的電流過零,開始流過反向電流,承受反壓；
[0037](4) t3時刻試品晶閘管T反向電流過零，試品晶閘管T承受反向電壓而關斷；
[0038](5)t4時刻沖擊發生器點火，在試品晶閘管T兩端施加具有規定幅值和變化率的正向電壓。
[0039]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種基于合成回路的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括恒流電壓源、試品晶閘管T、二極管D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱回路、沖擊發生器以及阻尼回路；所述可調電容器C的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的一端與恒流電壓源的正極連接，電抗器LI的另一端與二極管D的陽極連接，所述二極管D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和沖擊發生器的一端連接；所述可調飽和電抗器L的另一端與阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路連接后與所述沖擊發生器并聯； 所述阻尼回路-試品晶閘管T并聯支路由并聯的阻尼回路和試品晶閘管T組成，所述試品晶閘管T與加熱回路并聯；所述加熱回路將試品晶閘管T加熱到試驗結溫； 所述恒流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼回路的阻尼電阻以及沖擊發生器的另一端均接地。2.如權利要求1所述的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其特征在于，所述加熱回路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過調節加熱回路中電阻絲的大小來調整試品晶閘管T兩端的結溫高低；加熱回路具有恒溫的功能； 所述阻尼回路包括串聯的阻尼電容與阻尼電阻；所述阻尼回路用于調諧、濾波和防止沖擊電流。3.如權利要求1所述的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其特征在于，所述沖擊發生器包括依次連接的發生器本體、分壓器和數字化波形記錄系統。4.一種如權利要求1-3所述的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置的測試方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (DtO時刻電源給可調電容器C充電，使可調電容器C的電壓達到所需試驗電壓； (2)tl時刻觸發試品晶閘管T，使之承受來自可調電容器C和電抗器LI放電產生的正弦半波電流； (3)t2時刻流過試品晶閘管T的電流過零，開始流過反向電流，承受反壓； (4)t3時刻試品晶閘管T反向電流過零，試品晶閘管T承受;反向電壓而關斷； (5)t4時刻沖擊發生器點火，在試品晶閘管T兩端施加具有規定幅值和變化率的正向電壓。
【專利摘要】本發明涉及直流輸電換流閥的測試裝置及其測試方法，具體涉及一種基于合成回路的晶閘管正向恢復特性測試裝置及測試方法。測試裝置包括恒流電壓源、試品晶閘管T、二極管D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱回路、沖擊發生器以及阻尼回路；測試方法采用兩套電源系統分別為試品晶閘管提供充電電壓、正向高壓，試驗時將恒流源輸出的電流和沖擊電壓發生器輸出的電壓交替施加于被試晶閘管上。本發明能夠滿足對大功率半導體器件在不同電壓、不同頻率、不同觸發信號、不同結溫、不同電流峰值和不同di/dt條件下進行正向恢復特性試驗；測試方法簡單易實現，所需設備容量小，裝置成本低。
【IPC分類】G01R31/26, G01R31/327
【公開號】CN105182222
【申請號】CN201410268804
【發明人】高沖, 崔航, 王高勇, 周萬迪, 魏曉光, 曹均正
【申請人】國家電網公司, 國網智能電網研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年6月17日
【公告號】WO2015192619A1