一種基於合成迴路的晶閘管正向恢復特性測試裝置製造方法
2023-04-24 11:22:36 1
一種基於合成迴路的晶閘管正向恢復特性測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及直流輸電換流閥的測試裝置，具體涉及一種基於合成迴路的晶閘管正向恢復特性測試裝置。測試裝置包括恆流電壓源、試品晶閘管T、二極體D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱迴路、衝擊發生器以及阻尼迴路；本實用新型採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，試驗時將恆流源輸出的電流和衝擊電壓發生器輸出的電壓交替施加於被試晶閘管上。本實用新型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。
【專利說明】-種基於合成迴路的晶閘管正向恢復特性測試裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及直流輸電換流閥的測試裝置，具體涉及一種基於合成迴路的晶閘 管正向恢復特性測試裝置。
【背景技術】
[0002] 晶閘管容量的提升使其應用範圍拓展到輸電領域。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範圍內快速發展，尤其是在我國得到大規模的應用，並在遠 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故障，會導致諸如直流系統電壓降低、電流 增大、輸送功率減少、換流閥壽命縮短等不良後果。連續或同時換相失敗導致的直流系統停 運將對社會的安全經濟穩定運行造成嚴重影響。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] 對於換流閥正向恢復特性的檢測往往局限於測量晶閘管自身，等效性不盡理想， 同時需要三到四個電源，控制時序複雜，投資較大。因此有必要提供一種具有良好等效性的 晶閘管正向恢復特性檢測裝置，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、電容電感參數和結溫，實測各種工況下各種因素對正向恢復特性的影響，已確 認實際工況下等效的換流閥正向恢復特性。 實用新型內容
[0005] 針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種基於合成迴路的晶閘管正向 恢復特性測試裝置及測試方法，採用兩套電源系統（兩套電源系統除了恆流電壓源意外還 包括衝擊發生器）分別為試品晶閘管提供充電電壓、正向高壓，試驗時將恆流源輸出的電 流和衝擊電壓發生器輸出的電壓交替施加於被試晶閘管上。
[0006] 本實用新型的目的是採用下述技術方案實現的：
[0007] 本實用新型提供一種基於合成迴路的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其改 進之處在於，所述測試裝置包括恆流電壓源、試品晶閘管T、二極體D、可調電容器C、可調飽 和電抗器L、加熱迴路、衝擊發生器以及阻尼迴路；所述可調電容器C的一端與恆流電壓源 的正極連接，電抗器L1的一端與恆流電壓源的正極連接，電抗器L1的另一端與二極體D的 陽極連接，所述二極體D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和衝擊發生器的一端連接； 所述可調飽和電抗器L的另一端與阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路連接後與所述衝擊發 生器並聯；
[0008] 所述阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路由並聯的阻尼迴路和試品晶閘管T組成， 所述試品晶閘管T與加熱迴路並聯；
[0009] 所述恆流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼迴路 的阻尼電阻以及衝擊發生器的另一端均接地。
[0010] 進一步地，所述加熱迴路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過自動調節加熱迴路 中電阻絲的大小來調整試品晶閘管Τ兩端的結溫大小；加熱迴路具有恆溫的功能；
[0011] 所述阻尼迴路包括串聯的阻尼電容與阻尼電阻。
[0012] 進一步地，所述衝擊發生器都包括依次連接的發生器本體、分壓器和數位化波形 記錄系統。
[0013] 與現有技術比，本實用新型達到的有益效果是：
[0014] 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；
[0015] 2、本實用新型提供的新型大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，簡單易實現，所 需設備容量小，裝置成本低；
[0016] 3、基於合成迴路法的測試裝置，觸發晶閘管與衝擊發生器點火信號均由充電電源 統一控制，時序簡單。
[0017] 4、基於合成迴路法的測試裝置採用衝擊發生器，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，適用範圍廣。
[0018] 5、基於合成迴路法的測試裝置在採用恆溫裝置，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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型提供的基於合成迴路法的晶閘管正向恢復特性測試裝置原理 圖；
[0020] 圖2是本實用新型提供的測試方法下試品晶閘管T典型電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0022] 本實用新型提供的基於合成迴路法的晶閘管正向恢復特性測試裝置原理圖如圖 1所示，該測試裝置包括恆流電壓源、試品晶閘管T、二極體D、可調電容器C、可調飽和電抗 器L、加熱迴路、衝擊發生器以及阻尼迴路；所述可調電容器C的一端與恆流電壓源的正極 連接，電抗器L1的一端與恆流電壓源的正極連接，電抗器L1的另一端與二極體D的陽極連 接，所述二極體D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和衝擊發生器的一端連接；所述可 調飽和電抗器L的另一端與阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路連接後與所述衝擊發生器並 聯；
[0023] 所述阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路由並聯的阻尼迴路和試品晶閘管T組成， 所述試品晶閘管T與加熱迴路並聯；所述加熱迴路將試品晶閘管T加熱到試驗結溫；
[0024] 所述恆流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼迴路 的阻尼電阻以及衝擊發生器的另一端均接地。
[0025] 加熱迴路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過自動調節加熱迴路中電阻絲的大小 來調整試品晶閘管T兩端的結溫大小；加熱迴路具有恆溫的功能；所述阻尼迴路包括串聯 的阻尼電容與阻尼電阻；所述阻尼迴路用於調諧、濾波和防止衝擊電流。
[0026] 衝擊發生器都包括依次連接的發生器本體、分壓器和數位化波形記錄系統。
[0027] 本實用新型還提供一種基於合成迴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：
[0028] (1) t0時刻電源開始給可調電容器C充電，可調電容器C的電壓達到所需試驗電 壓；
[0029] (2) 11時刻觸發試品晶閘管T，試品晶閘管T承受來自可調電容器C通過電抗器L1 放電產生的正弦半波電流；
[0030] ⑶t2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；
[0031] (4) t3時刻試品晶閘管T反向電流過零，試品晶閘管T承受:反壓關斷；
[0032] (5) t4時刻衝擊發生器點火，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。
[0033] 最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限 制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當 理解：依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新 型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1. 一種基於合成迴路的大功率晶閘管正向恢復特性測試裝置，其特徵在於，所述測試 裝置包括恆流電壓源、試品晶閘管T、二極體D、可調電容器C、可調飽和電抗器L、加熱迴路、 衝擊發生器以及阻尼迴路；所述可調電容器C的一端與恆流電壓源的正極連接，電抗器L1 的一端與恆流電壓源的正極連接，電抗器L1的另一端與二極體D的陽極連接，所述二極體 D的陰極分別與可調飽和電抗器L的一端和衝擊發生器的一端連接；所述可調飽和電抗器L 的另一端與阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路連接後與所述衝擊發生器並聯； 所述阻尼迴路-試品晶閘管T並聯支路由並聯的阻尼迴路和試品晶閘管T組成，所述 試品晶閘管T與加熱迴路並聯； 所述恆流電壓源的負極、可調電容器C的另一端、試品晶閘管T的陰極、阻尼迴路的阻 尼電阻以及衝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，其特徵在於，所述加熱 迴路包括串聯的加熱電源和電阻絲，通過自動調節加熱迴路中電阻絲的大小來調整試品晶 閘管T兩端的結溫大小；加熱迴路具有恆溫的功能； 所述阻尼迴路包括串聯的阻尼電容與阻尼電阻。
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，其特徵在於，所述衝擊 發生器都包括依次連接的發生器本體、分壓器和數位化波形記錄系統。
【文檔編號】G01R31/26GK203894381SQ201420321412
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】高衝, 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