一种晶闸管级的试验电路的制作方法

本实用新型涉及高压直流输电用换流阀电气试验技术领域，尤其涉及一种晶闸管级的试验电路。

背景技术：

换流阀是高压直流输电系统的核心装备之一，其性能直接影响整个系统的可靠性和稳定性。晶闸管级单元是高压直流换流阀中的最小单元，在直流输电工程投运前以及设备检修期间，需要对每一个晶闸管级单元进行例行试验。例行试验包括晶闸管级控制单元的保护触发功能试验、晶闸管级反向阻断电压试验，其中：为保障晶闸管两端出现正向过电压时晶闸管级控制单元能正确触发晶闸管，从而释放晶闸管两端承受的高电压，避免其发生破坏并减小器件出现疲劳损伤的概率，需要对晶闸管级控制单元的保护触发功能进行试验；为了保障晶闸管的反向阻断能力，能够耐受系统规定的最大反向电压，需要对晶闸管级开展反向阻断电压试验。

目前，晶闸管级的试验电路包括晶闸管冲击电压发生器和待测晶闸管级，对待测晶闸管级进行晶闸管级控制单元的保护触发功能试验、反向阻断电压试验时，使晶闸管冲击电压发生器在晶闸管两端施加一个冲击电压，通过施加冲击电压进行晶闸管级控制单元的保护触发功能试验和反向阻断电压试验。

目前的晶闸管级的试验电路实现了晶闸管冲击电压发生器向待测晶闸管级发出冲击电压的功能，然而在试验过程中，存在晶闸管级控制单元保护有可能失效的情况，在此情况下，施加在晶闸管两级的冲击电压不断升高，最终使得晶闸管级受到电压损害、残留在晶闸管级上的电压反击到冲击电压发生器上损坏试验设备；或者，施加在晶闸管级两极的冲击电压一直存在，当试验人员需要在晶闸管级进行保护触发功能试验、反向阻断电压试验结束后拆除接线时，存在被剩余电荷击伤的风险。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供一种晶闸管级的试验电路，包括：晶闸管冲击电压发生器、正向保护电路、反向保护电路和试验测量电路，其中，

所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端分别与所述正向保护电路的输入端、所述反向保护电路的输入端电连接，所述正向保护电路的输出端、所述反向保护电路的输出端分别与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端接地；所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端和第二输出端还用于与待测晶闸管级的阳极和阴极电连接；

所述试验测量电路包括分压器和测量控制电路，所述分压器包括相互串联的高压臂和低压臂，所述分压器的高压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端电连接、低压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述低压臂与所述测量控制电路并联连接。

优选地，所述正向保护电路包括第一保护电阻和正向保护可控电力电子开关，所述第一保护电阻的一端与所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端电连接、另一端与所述正向保护可控电力电子开关的阳极电连接，所述正向保护可控电力电子开关的阴极与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接。

优选地，所述反向保护电路包括第二保护电阻和反向保护可控电力电子开关，所述第二保护电阻的一端与所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端电连接、另一端与所述反向保护可控电力电子开关的阴极电连接，所述反向保护可控电力电子开关的阳极与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接。

优选地，所述测量控制电路的第一控制端与所述正向保护可控电力电子开关的触发极控制连接，所述测量控制电路的第二控制端与所述反向保护可控电力电子开关的触发极控制连接。

优选地，所述测量控制电路的控制端分别与所述正向保护可控电力电子开关的触发极和所述反向保护可控电力电子开关的触发极控制连接。

优选地，所述正向保护可控电力电子开关和反向保护可控电力电子开关均包括若干串联的晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、MOS管或绝缘栅双极型晶体管IGBT。

优选地，所述第一保护电阻和第二保护电阻均包括0.5Ω的金属线绕双线对绕电阻或水电阻。

优选地，所述分压器包括电容分压器或电阻分压器。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路，包括：晶闸管冲击电压发生器、正向保护电路、反向保护电路和试验测量电路，其中，所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端分别与所述正向保护电路的输入端、所述反向保护电路的输入端电连接，所述正向保护电路的输出端、所述反向保护电路的输出端分别与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端接地；所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端和第二输出端还用于与待测晶闸管级的阳极和阴极电连接；所述试验测量电路包括分压器和测量控制电路，所述分压器包括相互串联的高压臂和低压臂，所述分压器的高压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端电连接、低压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述低压臂与所述测量控制电路并联连接。本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路，通过测量控制电路测量晶闸管两端电压数值来控制正向保护电路和反向保护电路的开断，同时，在晶闸管级保护触发功能试验和反向阻断电压试验初始状态或工作后的待命状态时整个试验电路无电压，对试验设备、待测晶闸管级和试验人员的安全进行保护，具有高可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路的具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种晶闸管级的试验电路的具体结构示意图；

图1-3中，符号表示：1-晶闸管冲击电压发生器，2-正向保护电路，21-第一保护电阻，22-正向保护可控电力电子开关，3-反向保护电路，31-第二保护电阻，32-反向保护可控电力电子开关，4-试验测量电路，41-分压器，411-高压臂，412-低压臂，42-测量控制电路，5-待测晶闸管级。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

本实用新型实施例提供一种晶闸管级的试验电路，参见图1和图2，包括晶闸管冲击电压发生器1、正向保护电路2、反向保护电路3和试验测量电路4。

所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端与所述正向保护电路2的输入端电连接，所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端接地。所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端和第二输出端还用于与待测晶闸管级5的阳极和阴极电连接，用于给待测晶闸管级5发冲击电压。

所述正向保护电路2的输入端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接，所述正向保护电路2的输出端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接。在本实用新型实施例中，所述正向保护电路2包括第一保护电阻21和正向保护可控电力电子开关22，所述第一保护电阻21的一端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接、另一端与所述正向保护可控电力电子开关22的阳极电连接，所述正向保护可控电力电子开关22的阴极与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接。由第一保护电阻和正向保护可控电力电子开关串联连接构成的正向保护电路是正向保护电路的优选结构，当然，在具体实施过程中，所述正向保护电路也可以选取其他电路设计，例如：所述正向保护电路也可以包括第一保护子电路和正向保护可控电力电子开关，所述第一保护子电路包括相互并联连接的电阻、电感和电容，用户可根据实际情况设计正向保护电路，在此不做具体限定。

所述反向保护电路3的输入端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接，所述反向保护电路3的输出端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接。在本实用新型实施例中，所述反向保护电路3包括第二保护电阻31和反向保护可控电力电子开关32，所述第二保护电阻31的一端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接、另一端与所述反向保护可控电力电子开关32的阴极电连接，所述反向保护可控电力电子开关32的阳极与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接。由第二保护电阻和反向保护可控电力电子开关串联连接构成的反向保护电路是反向保护电路的优选结构，当然，在具体实施过程中，所述反向保护电路也可以选取其他电路设计，例如：所述反向保护电路也可以包括第二保护子电路和反向保护可控电力电子开关，所述第二保护子电路包括相互并联连接的电阻、电感和电容，用户可根据实际情况设计反向保护电路，在此不做具体限定。

在具体实施过程中，所述第一保护电阻21和第二保护电阻31均包括0.5Ω的金属线绕双线对绕电阻或水电阻。选用上述类型的保护电阻目的在于对晶闸管冲击电压发生器放电过程中，由于短时间内需要对待测晶闸管级的大量晶闸管进行试验，存在正向保护电路或反向保护电路需要多次动作的可能。采用金属线绕双线对绕电阻或水电阻，可避免多次放电过程中，保护电阻发热导致其对应的正向保护电路或反向保护电路烧毁的可能性。

在具体实施过程中，所述正向保护可控电力电子开关22和反向保护可控电力电子开关32均包括若干串联的晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、金属-氧化物-半导体晶体管(简称：MOS管)或绝缘栅双极型晶体管IGBT等控制元件。若干型号相同的控制元件串联连接，以避免当晶闸管冲击电压发生器发出电压过高导致正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关绝缘水平不足而被击穿的情况出现。当需要正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关导通时，由试验测量电路4中的测量控制电路对正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关施加驱动信号，触发导通。

所述试验测量电路4的输入端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接，所述试验测量电路4的输出端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接。所述试验测量电路4包括分压器41和测量控制电路42，所述分压器41包括相互串联的高压臂411和低压臂412，所述分压器41的高压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第一输出端电连接、低压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器1的第二输出端电连接，所述低压臂412与所述测量控制电路42并联连接。在具体实施过程中，所述分压器41包括电容分压器或电阻分压器。

所述正向保护电路2、反向保护电路3和试验测量电路4均与所述晶闸管冲击电压发生器回路并联，试验时，所述晶闸管冲击电压发生器将电压施加到所述待测晶闸管级5的阳极，通过测量控制电路测量待测晶闸管级5两端的电压数值来控制正向保护电路和反向保护电路的开断。

在本实用新型实施例中，所述测量控制电路42的第一控制端与所述正向保护可控电力电子开关22的触发极控制连接，所述测量控制电路42的第二控制端与所述反向保护可控电力电子开关32的触发极控制连接。所述测量控制电路通过第一控制端和第二控制端分别控制所述正向保护可控电力电子开关和所述反向保护可控电力电子开关，这种控制连接针对晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR、MOS管或绝缘栅双极型晶体管IGBT等控制元件构成的任意类型的正向保护可控电力电子开关和所述反向保护可控电力电子开关，控制信号在发送过程中不会相互干扰。

在具体实施过程中，所述的测量控制电路包括相互连接的电压极性判断单元、幅值检测单元、电压阈值判定单元和控制信号输出单元。

电压极性判断单元、幅值检测单元的检测数据均反馈至控制信号输出单元，由控制信号输出单元将检测数据上传显示。同时，电压极性判断单元与幅值检测单元还将检测数据传递至电压阈值判定单元。由电压阈值判定单元判定是否达到所设定电压阈值。如果达到电压阈值，则电压阈值判定单元发出信号至控制信号输出单元。由控制信号输出单元发出控制信号，控制正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关导通。如果未达到电压阈值，则电压阈值判定单元保持初始状态，无任何动作。

为了方便技术人员进一步了解本方案，本实用新型实施例还提供了测量控制电路的控制方法。

试验准备时，进行电压阈值设定。同时控制信号输出单元对正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关施加驱动信号，正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关导通，此状态为晶闸管冲击电压发生器工作前的初始状态或工作后的待命状态，确保整个回路内无电压。

试验启动时，控制信号输出单元停止对正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关施加驱动信号。

当电压极性判断单元检测回路为正向电压且幅值检测单元检测电压幅值数值达到电压阈值时，控制信号输出单元对正向保护可控电力电子开关施加驱动信号，正向保护可控电力电子开关导通对回路进行放电。

当电压极性判断单元检测回路为反向电压且幅值检测单元检测电压幅值数值达到电压阈值时，控制信号输出单元对正向保护可控电力电子开关施加驱动信号，反向保护可控电力电子开关导通对回路进行放电。

试验停止后，控制信号输出单元对正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关施加驱动信号，正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关均导通，此状态为晶闸管冲击电压发生器工作前的初始状态或工作后的待命状态，确保整个回路内无电压。

本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路，包括：晶闸管冲击电压发生器、正向保护电路、反向保护电路和试验测量电路，其中，所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端分别与所述正向保护电路的输入端、所述反向保护电路的输入端电连接，所述正向保护电路的输出端、所述反向保护电路的输出端分别与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端接地；所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端和第二输出端还用于与待测晶闸管级的阳极和阴极电连接；所述试验测量电路包括分压器和测量控制电路，所述分压器包括相互串联的高压臂和低压臂，所述分压器的高压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第一输出端电连接、低压臂端与所述晶闸管冲击电压发生器的第二输出端电连接，所述低压臂与所述测量控制电路并联连接。本实用新型实施例提供的一种晶闸管级的试验电路，通过测量控制电路测量晶闸管两端电压数值来控制正向保护电路和反向保护电路的开断，同时，在晶闸管级保护触发功能试验和反向阻断电压试验初始状态或工作后的待命状态时整个试验电路无电压，对试验设备、待测晶闸管级和试验人员的安全进行保护，具有高可靠性。

实施例二

本实用新型实施例还提供另一种晶闸管级的试验电路，参见图3所示，包括依次串联的晶闸管冲击电压发生器1、正向保护电路2、反向保护电路3和试验测量电路4，与实施例一的不同之处在于，所述试验测量电路4中的所述测量控制电路42仅包括一个控制端，所述测量控制电路42的控制端分别与所述正向保护可控电力电子开关22的触发极和所述反向保护可控电力电子开关32的触发极控制连接。上述控制连接方式主要针对由晶闸管串联构成的正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关，当测量控制电路发出的控制信号为正向电压信号时，正向保护可控电力电子开关导通；当测量控制电路发出的控制信号为反向电压信号时，反向保护可控电力电子开关导通；当测量控制电路发出的控制信号包括正向电压信号和反向电压信号时，正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关均导通。

本实用新型实施例与实施例一的相同之处，请参考实施例一，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的另一种晶闸管级的试验电路，通过测量控制电路的一个输出端，针对由晶闸管串联构成的正向保护可控电力电子开关或反向保护可控电力电子开关，测量控制电路42发出的控制信号控制正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关导通。试验时，测量控制电路通过一个控制端控制正向保护可控电力电子开关、反向保护可控电力电子开关导通，在晶闸管级保护触发功能试验和反向阻断电压试验初始状态或工作后的待命状态时整个试验电路无电压，对试验设备、待测晶闸管级和试验人员的安全进行保护。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。