用于测试晶闸管级反向恢复特性的工频冲击合成试验回路的制作方法

本申请涉及超高压直流输电用换流阀电气试验技术领域，尤其涉及一种用于测试晶闸管级反向恢复特性的工频冲击合成试验回路。

背景技术：

高压晶闸管由通态向断态转变时，需要经过反向恢复，其本质是基区过剩载流子的消散过程。直流系统正常运行时，换流阀晶闸管在关断期间承受负向工频交流电压。

然而，换流阀晶闸管在恢复过程中极易遭受暂态脉冲的冲击，例如换流失败、雷电冲击、交流网压扰动均会在晶闸管的两端产生过电压，反向恢复过程往往是发生换相失败或者引发晶闸管失效的脆弱环节。因此，对晶闸管恢复期的电压耐受能力进行考察显得尤为重要。

目前，在换流阀出厂前及直流工程运行维护期间，采用换流阀测试设备(VTE)对换流阀组件中的每个晶闸管器件例行测试。然而，VTE测试项目中对于晶闸管器件耐压特性的考察仅仅包含了晶闸管器件反向阻断的电压测试，缺少晶闸管恢复期的电压耐受能力测试。另外，由于VTE测试技术长期由外国公司掌握，国内目前并没有可靠的换流阀晶闸管级试验方法和试验设备。

技术实现要素：

本申请的目的是为了解决现有VTE测试项目中对于晶闸管器件耐压特性的考察缺少晶闸管恢复期的电压耐受能力测试的问题。

为此，本申请提供了一种用于测试晶闸管级反向恢复特性的工频冲击合成试验回路，包括工频电源模块、冲击电源模块、测量模块，

所述工频电源模块与晶闸管级连接，为晶闸管级提供数百安培以上的工频电流，模拟晶闸管级的实际运行工况；

所述晶闸管级与所述冲击电源模块连接，所述冲击电源模块为晶闸管级提供暂态快脉冲；所述测量模块用于测量晶闸管级的电压、电流；

所述工频电源模块包括高压直流电源A、充电电阻R₁、储能电容C₁、电感L、可控型电子开关VT₁；

所述高压直流电源A通过充电电阻R₁与储能电容C₁连接，对储能电容C₁进行充电；

所述储能电容C₁的输入端与所述电感L连接，所述储能电容C₁的输出端接地；

所述电感L的输出端与所述可控型电子开关VT₁的集电极连接，所述可控型电子开关VT₁的发射极与所述晶闸管级连接；所述可控型电子开关VT₁用于控制工频电源模块的导通和关断；

所述冲击电源模块包括高压直流电源B、充电电阻R₂、储能电容C₂、可控型电子开关VT₂、波头电阻R₃、储能电容C₃、高压二极管D；

所述高压直流电源B通过充电电阻R₂与储能电容C₂连接，对储能电容C₂进行充电；

所述储能电容C₂的输入端与所述可控型电子开关VT₂的集电极连接，所述储能电容C₂的输出端接地；

所述可控型电子开关VT₂的发射极与所述波头电阻R₃的m端连接；所述可控型电子开关VT₂用于控制冲击电源模块的导通和关断，以便在所述工频冲击合成试验回路中控制冲击电压的施加时刻；

所述波头电阻R₃的n端分别与所述储能电容C₃、所述高压二极管D的阳极端连接；所述储能电容C₃的输出端接地，所述高压二极管D的阴极端与所述晶闸管级连接；

所述测量模块包括分压器、罗氏线圈，所述分压器用于测试所述晶闸管级的电压，所述罗氏线圈用于测量所述晶闸管级的电流。

进一步地，所述工频电源模块中储能电容C₁与电感L形成欠阻尼振荡，并满足如下条件：进而为晶闸管提供数百安培以上的工频电流，可正确模拟换流阀晶闸管级的正常运行工况。

进一步地，所述可控型电子开关VT₁的耐压值大于所述冲击电源模块的峰值电压，用于为所述工频电源模块隔离高压冲击电压。

进一步地，所述冲击电源模块中高压二极管D的耐压值大于所述储能电容C₁的标称电压，用于为所述冲击电源模块隔离工频电源模块中储能电容C₁的充电电压。

进一步地，所述冲击电源模块中储能电容C₃的电容值小于储能电容C₂的电容值。

本申请提供的技术方案包括以下有益效果：所述工频冲击合成试验回路，工频电源模块可以模拟换流阀晶闸管级的实际运行工况，有效地检测换流阀晶闸管在实际工作过程中的电压耐受能力，全面实现对晶闸管器件耐压特性的考察。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例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为本申请实施例提供的用于测试晶闸管级反向恢复特性的工频冲击合成试验回路的电路图。

具体实施方式

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

为了更清楚地说明本申请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。

换流阀晶闸管在恢复过程中极易遭受暂态脉冲的冲击，例如换流失败、雷电冲击、交流网压扰动均会在晶闸管的两端产生过电压，反向恢复过程往往是发生换相失败或者引发晶闸管失效的脆弱环节。因此，对晶闸管恢复期的电压耐受能力进行考察显得尤为重要。目前，在换流阀出厂前及直流工程运行维护期间，采用换流阀测试设备(VTE)对换流阀组件中的每个晶闸管器件例行测试。然而，VTE测试项目中对于晶闸管器件耐压特性的考察仅仅包含了晶闸管器件反向阻断的电压测试，缺少晶闸管恢复期的电压耐受能力测试。另外，由于VTE测试技术长期由外国公司掌握，国内目前并没有可靠的换流阀晶闸管级试验方法和试验设备。

本申请提供的技术方案，包括工频电源模块、冲击电源模块、测量模块，所述工频电源模块与晶闸管级连接，所述晶闸管级与所述冲击电源模块连接，所述测量模块用于测量晶闸管级的电压、电流。所述工频冲击合成试验回路，工频电源模块可以模拟换流阀晶闸管级的实际运行工况，有效地检测换流阀晶闸管在实际工作过程中的电压耐受能力，全面实现对晶闸管器件耐压特性的考察。

为进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本申请的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

参见图1所示，为本申请提供的一种用于测试晶闸管级反向恢复特性的工频冲击合成试验回路的电路图，包括工频电源模块、冲击电源模块、测量模块，

所述工频电源模块与晶闸管级连接，为晶闸管级提供数百安培以上的工频电流，模拟晶闸管级的实际运行工况；

所述晶闸管级与所述冲击电源模块连接，所述冲击电源模块为晶闸管级提供暂态快脉冲；所述测量模块用于测量晶闸管级的电压、电流；

所述工频电源模块通过LC振荡回路产生工频电流，包括高压直流电源A、充电电阻R₁、储能电容C₁、放电电感L、可控型电子开关VT₁；

所述高压直流电源A通过充电电阻R₁与储能电容C₁连接，对储能电容C₁进行充电；

所述储能电容C₁的输入端与所述放电电感L连接，所述储能电容C₁的输出端接地；

所述电感L的输出端与所述可控型电子开关VT₁的集电极连接，所述可控型电子开关VT₁的发射极与所述晶闸管级连接；所述可控型电子开关VT₁用于控制工频电源模块的导通和关断；

进一步地，所述工频电源模块中储能电容C₁与电感L形成欠阻尼振荡，并满足如下条件：进而为晶闸管提供数百安培以上的工频电流，可正确模拟换流阀晶闸管级的正常运行工况。

所述冲击电源模块包括高压直流电源B、充电电阻R₂、储能电容C₂、可控型电子开关VT₂、波头电阻R₃、储能电容C₃、高压二极管D；

所述高压直流电源B通过充电电阻R₂与储能电容C₂连接，对储能电容C₂进行充电；

所述储能电容C₂的输入端与所述可控型电子开关VT₂的集电极连接，所述储能电容C₂的输出端接地；

所述可控型电子开关VT₂的发射极与所述波头电阻R₃的m端连接；所述可控型电子开关VT₂用于控制冲击电源模块的导通和关断，以便在所述工频冲击合成试验回路中控制冲击电压的施加时刻；

所述波头电阻R₃的n端分别与所述储能电容C₃、所述高压二极管D的阳极端连接；所述储能电容C₃的输出端接地，所述高压二极管D的阴极端与所述晶闸管级连接；

所述测量模块包括分压器、罗氏线圈，所述分压器用于测试所述晶闸管级的电压，所述罗氏线圈用于测量所述晶闸管级的电流。

进一步地，所述可控型电子开关VT₁的耐压值大于所述冲击电源模块的峰值电压，用于为所述工频电源模块隔离高压冲击电压。

进一步地，所述冲击电源模块中高压二极管D的耐压值大于所述储能电容C₁的标称电压，用于为所述冲击电源模块隔离工频电源模块中储能电容C₁的充电电压。

进一步地，所述冲击电源模块中储能电容C₃的电容值小于储能电容C₂的储能值。

本申请提供的工频冲击合成试验回路，工频电源模块可以模拟换流阀晶闸管级的实际运行工况，有效地检测换流阀晶闸管在实际工作过程中的电压耐受能力，全面实现对晶闸管器件耐压特性的考察。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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