专利名称：一种晶闸管开通应力测试方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种晶闸管开通应力测试方法和装置。
背景技术：
换流阀是直流输电系统的核心装备，自上世纪70年代以来，以晶闸管为核心开关器件的换流阀逐渐得到了广泛应用。换流阀在开通瞬间，其内部晶闸管会涌入很大的浪涌电流，过高的电流与di/dt可能会造成晶闸管损坏。因此，针对已经设计完成的换流阀系统，通过试验手段校验晶闸管能否耐受开通电流应力，对于保障换流阀的长期稳定运行具有重要意义。根据IEC60700标准，晶闸管开通应力是换流阀型式试验和例行试验的一项重要考核指标，但其都是基于阀模块的整体结构进行考虑，缺少对单个晶闸管开通应力的试验考核。且如果某个晶闸管在试验中出现故障或者烧毁，则可能损坏整个被试阀和试验装置，带来较大的经济损失甚至造成安全隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种晶闸管开通应力测试方法和装置，功能全面，满足换流阀各种工况下晶闸管开通应力试验要求。且电路拓扑结构简单实用，所需设备容量小，装置成本低。该方法直接对单个晶闸管进行测试，能够在换流阀组装之前即对内部各个晶闸管耐受开通电压电流的能力进行校验，从而提高换流阀生产制造的安全性与经济性。此外，该方法调节试验参数可以提高电热应力的测试强度，从而通过不断试验可以获知晶闸管开通应力极限耐受值，为换流阀系统的优化设计提供依据。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案提供一种晶闸管开通应力测试方法，所述方法包括以下步骤步骤1:将试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温；步骤2 :对可调电容器C进行充电；步骤3 :触发试品晶闸管，使可调电容器C释放能量，完成试品晶闸管一次开通应力测试；步骤4 :重复步骤2和步骤3，进行下一测试周期，循环直至测试结束。所述步骤I中，闭合开关Kr，控制直流电压源E，通过电阻r对试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温。所述步骤2中，闭合开关Ktj，控制可变频高压恒流源G输出幅值固定频率可调的直流电流对电容器C进行充电，充电至试验电压后可变频高压恒流源G自动闭锁。所述步骤3中，发出试品晶闸管触发脉冲，使试品晶闸管触发导通后可调电容器C释放能量，其放电与可调电抗器L谐振产生试验电流，完成试品晶闸管一次开通应力测试。所述步骤4中，测试完成后，关闭可变频高压恒流源G，断开开关Ktj ；闭合开关K。将可调电容器C残存能量释放完毕；关闭直流电压源E，闭合开关Kr，停止加热。本发明同时提供一种晶闸管开通应力测试装置，所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的可调电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出试品晶闸管触发脉冲，在试品晶闸管触发导通后可调电容器C放电产生试验电流，完成试品晶闸管在不同工作条件下的开通应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到试验结温；所述保护回路单元防止测试对试品晶闸管损坏。所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。所述试验主电路单元包括可调电容器C、阻尼电阻R与二极管D串联而成的R-D支路、开关K。、电阻r2和饱和电抗器L ;所述开关K。和电阻r2串联后并联在所述可调电容器C两端，所述R-D支路与所述可调电容器C并联后与所述饱和电抗器L串联。所述R-D支路为可调电容器C振荡出现的反压提供反向电流通路，并通过阻尼电阻R消耗可调电容器C上的能量，使得试品晶闸管在开通应力测试周期内自然关断。所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。所述保护回路单元包括阻尼电阻Rd、阻尼电容Cd和均压电阻Rw ;其中阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路与所述均压电阻Rw并联后，
并联在试品晶闸管两端。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1、该方法功能全面，可提供同换流阀实际工况相当的暂态电压、暂态电流、暂态的热与损耗强度，满足换流阀各种工况下晶闸管开通应力试验要求；2、拓扑结构简单易实现，所需设备容量小，装置成本低；3、阻尼电阻R与二极管D串联而成的R-D支路为可调电容器C振荡出现的反压提供反向电流通路，并通过阻尼电阻R消耗可调电容器C上的能量，使得试品晶闸管在开通应力测试周期内自然关断，不仅去掉了其关断信号电路，简化了试验装置，并且排除了强制关断对晶闸管开通性能可能带来的影响因素，提高了试验精度；4、直接对单个试品晶闸管进行开通应力测试，能够在换流阀组装之前即对内部各个晶闸管耐受换流阀开通电压电流的能力进行校验，从而提高换流阀生产制造的安全性与经济性；5、可以提高电热应力的测试强度，从而通过不断试验可以获知被试晶闸管开通应力极限耐受值，为换流阀系统的优化设计提供依据。
图1是本发明实施例中晶闸管开通应力测试装置拓扑结构图；图2是晶闸管开通应力测试装置对试品晶闸管进行开通测试时的试验电压波形图；图3是晶闸管开通应力测试装置对试品晶闸管进行开通测试时的试验电流波形图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1-图3，提供一种晶闸管开通应力测试方法，所述方法包括以下步骤步骤1:将试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温；步骤2 :对可调电容器C进行充电；步骤3 :触发试品晶闸管，使可调电容器C释放能量，完成试品晶闸管一次开通应力测试；步骤4 :重复步骤2和步骤3，进行下一测试周期，循环直至测试结束。所述步骤I中，闭合开关Kr，控制直流电压源E，通过电阻r对试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温。所述步骤2中，闭合开关Ktj，控制可变频高压恒流源G输出幅值固定频率可调的直流电流对电容器C进行充电，充电至试验电压后可变频高压恒流源G自动闭锁。所述步骤3中，发出试品晶闸管触发脉冲，使试品晶闸管触发导通后可调电容器C释放能量，其放电与可调电抗器L谐振产生试验电流，完成试品晶闸管一次开通应力测试。所述步骤4中，测试完成后，关闭可变频高压恒流源G，断开开关Ktj ;闭合开关K。将可调电容器C残存能量释放完毕；关闭直流电压源E，闭合开关Kr，停止加热。本发明同时提供一种晶闸管开通应力测试装置，所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的可调电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出试品晶闸管触发脉冲，在试品晶闸管触发导通后可调电容器C放电产生试验电流，完成试品晶闸管在不同工作条件下的开通应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到试验结温；所述保护回路单元防止测试对试品晶闸管损坏。所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。 所述试验主电路单元包括可调电容器C、阻尼电阻R与二极管D串联而成的R-D支路、开关K。、电阻r2和饱和电抗器L ;所述开关K。和电阻r2串联后并联在所述可调电容器C两端，所述R-D支路与所述可调电容器C并联后与所述饱和电抗器L串联。所述R-D支路为可调电容器C振荡出现的反压提供反向电流通路，并通过阻尼电阻R消耗可调电容器C上的能量，使得试品晶闸管在开通应力测试周期内自然关断。所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。所述保护回路单元包括阻尼电阻Rd、阻尼电容Cd和均压电阻Rw ;其中阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路与所述均压电阻Rw并联后，
并联在试品晶闸管两端。试验时加热回路单元预先将试品晶闸管加热到换流阀运行状况下的等效结温，然后通过可变频高压恒流源G对可调电容器C进行充电，当其电压达到预定值时闭锁恒流源并触发晶闸管。合理选择可调电容器C的大小与试验电压值，可以使被试晶闸管耐受同换流阀实际工况相当的暂态电压、暂态电流、暂态的热与损耗强度，从而实现对单个晶闸管各种阀工况下开通应力的试验考核。。增大可调电容器C、增大试验电压、升高结温与降低饱和电抗器参数，则可以提高电热应力的测试强度，从而通过不断试验可以获知试品晶闸管开通应力极限耐受值，为换流阀系统的优化设计提供依据。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种晶闸管开通应力测试方法，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤1:将试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温；步骤2 :对可调电容器C进行充电；步骤3 :触发试品晶闸管，使可调电容器C释放能量，完成试品晶闸管一次开通应力测试；步骤4 :重复步骤2和步骤3，进行下一测试周期，循环直至测试结束。
2.根据权利要求1所述的晶闸管开通应力测试方法，其特征在于所述步骤I中，闭合开关Kr，控制直流电压源E，通过电阻r对试品晶闸管进行加热到换流阀运行状况下的等效结温。
3.根据权利要求1所述的晶闸管开通应力测试方法，其特征在于所述步骤2中，闭合开关Ke，控制可变频高压恒流源G输出幅值固定频率可调的直流电流对电容器C进行充电， 充电至试验电压后可变频高压恒流源G自动闭锁。
4.根据权利要求1所述的晶闸管开通应力测试方法，其特征在于所述步骤3中，发出试品晶闸管触发脉冲，使试品晶闸管触发导通后可调电容器C释放能量，其放电与可调电抗器L谐振产生试验电流，完成试品晶闸管一次开通应力测试。
5.根据权利要求1所述的晶闸管开通应力测试方法，其特征在于所述步骤4中，测试完成后，关闭可变频高压恒流源G，断开开关Ke ；闭合开关K。将可调电容器C残存能量释放完毕；关闭直流电压源E，闭合开关Kr，停止加热。
6.一种晶闸管开通应力测试装置，其特征在于所述装置包括可变频高压恒流源G、试验主电路单元、加热回路单元和保护回路单元；所述可变频高压恒流源G输出直流电流对试验主电路单元的可调电容器C进行充电；可变频高压恒流源G闭锁并发出试品晶闸管触发脉冲，在试品晶闸管触发导通后可调电容器C放电产生试验电流，完成试品晶闸管在不同工作条件下的开通应力测试；所述加热回路单元对试品晶闸管加热到试验结温；所述保护回路单元防止测试对试品晶闸管损坏。
7.根据权利要求6所述的晶闸管开通应力测试装置，其特征在于所述不同工作条件包括不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值及di/dt。
8.根据权利要求6所述的晶闸管开通应力测试装置，其特征在于所述试验主电路单元包括可调电容器C、阻尼电阻R与二极管D串联而成的R-D支路、开关K。、电阻r2和饱和电抗器L ;所述开关K。和电阻r2串联后并联在所述可调电容器C两端，所述R-D支路与所述可调电容器C并联后与所述饱和电抗器L串联。所述R-D支路为可调电容器C振荡出现的反压提供反向电流通路，并通过阻尼电阻R 消耗可调电容器C上的能量，使得试品晶闸管在开通应力测试周期内自然关断。
9.根据权利要求6所述的晶闸管开通应力测试装置，其特征在于所述加热回路单元包括绝缘导热板A、开关Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B，所述绝缘导热板A、开关 Kr、电阻r、直流电压源E和绝缘导热板B依次串联后，并联在试品晶闸管两端，实现试验主电路单元和加热回路单元的电气隔离。
10.根据权利要求6所述的晶闸管开通应力测试装置，其特征在于所述保护回路单元包括阻尼电阻Rd、阻尼电容Cd和均压电阻Rw ;其中阻尼电阻Rd与阻尼电容Cd串联构成 Rd-Cd串联支路，所述Rd-Cd串联支路与所述均压电阻Rw并联后，并联在试品晶闸管两端。
全文摘要
本发明提供一种晶闸管开通应力测试方法和装置，功能全面，满足换流阀各种工况下晶闸管开通应力试验要求。且电路拓扑结构简单实用，所需设备容量小，装置成本低。该方法直接对单个晶闸管进行测试，能够在换流阀组装之前即对内部各个晶闸管耐受开通电压电流的能力进行校验，从而提高换流阀生产制造的安全性与经济性。此外，该方法调节试验参数可以提高电热应力的测试强度，从而通过不断试验可以获知晶闸管开通应力极限耐受值，为换流阀系统的优化设计提供依据。
文档编号G01R31/12GK103048595SQ20121054103
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者高冲, 雷小舟, 陈争光 申请人:国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 山东电力集团公司, 国家电网公司