一种基于合成回路的晶闸管正向恢复特性测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及直流输电换流阀的测试装置，具体涉及一种基于合成回路的晶闸管正向恢复特性测试装置。测试装置包括恒流电压源、试品晶闸管T、二极管D、可调电容器C、可调饱和电抗器L、加热回路、冲击发生器以及阻尼回路；本实用新型采用两套电源系统分别为试品晶闸管提供充电电压、正向高压，试验时将恒流源输出的电流和冲击电压发生器输出的电压交替施加于被试晶闸管上。本实用新型能够满足对大功率半导体器件在不同电压、不同频率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值和不同di/dt条件下进行正向恢复特性试验；测试方法简单易实现，所需设备容量小，装置成本低。
【专利说明】-种基于合成回路的晶闸管正向恢复特性测试装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及直流输电换流阀的测试装置，具体涉及一种基于合成回路的晶闸 管正向恢复特性测试装置。
【背景技术】
[0002] 晶闸管容量的提升使其应用范围拓展到输电领域。目前，以高压串联晶闸管为基 础的高压直流输电技术在世界范围内快速发展，尤其是在我国得到大规模的应用，并在远 距离输电及大规模电网互联方面发挥了良好的技术优势，取得了良好的经济效益。随着直 流输电电压、输送容量的提高，直流输电系统的关键设备直流换流阀的运行可靠性对系统 安全运行至关重要，而换流阀的关断特性直接影响到换流阀运行的可靠性。
[0003] 换相失败是高压直流输电系统中常见故障，会导致诸如直流系统电压降低、电流 增大、输送功率减少、换流阀寿命缩短等不良后果。连续或同时换相失败导致的直流系统停 运将对社会的安全经济稳定运行造成严重影响。换向失败的主要原因是晶闸管在正向恢复 特性内承受外电路带来的正向电压，因此，研究晶闸管正向恢复特性对抑制换向失败具有 非常重要的意义。
[0004] 对于换流阀正向恢复特性的检测往往局限于测量晶闸管自身，等效性不尽理想， 同时需要三到四个电源，控制时序复杂，投资较大。因此有必要提供一种具有良好等效性的 晶闸管正向恢复特性检测装置，把换流阀运行的参数折算到单个晶闸管级上来，通过改变 外加电压值、电容电感参数和结温，实测各种工况下各种因素对正向恢复特性的影响，已确 认实际工况下等效的换流阀正向恢复特性。 实用新型内容
[0005] 针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于合成回路的晶闸管正向 恢复特性测试装置及测试方法，采用两套电源系统（两套电源系统除了恒流电压源意外还 包括冲击发生器）分别为试品晶闸管提供充电电压、正向高压，试验时将恒流源输出的电 流和冲击电压发生器输出的电压交替施加于被试晶闸管上。
[0006] 本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] 本实用新型提供一种基于合成回路的大功率晶闸管正向恢复特性测试装置，其改 进之处在于，所述测试装置包括恒流电压源、试品晶闸管T、二极管D、可调电容器C、可调饱 和电抗器L、加热回路、冲击发生器以及阻尼回路；所述可调电容器C的一端与恒流电压源 的正极连接，电抗器L1的一端与恒流电压源的正极连接，电抗器L1的另一端与二极管D的 阳极连接，所述二极管D的阴极分别与可调饱和电抗器L的一端和冲击发生器的一端连接； 所述可调饱和电抗器L的另一端与阻尼回路-试品晶闸管T并联支路连接后与所述冲击发 生器并联；
[0008] 所述阻尼回路-试品晶闸管T并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管T组成， 所述试品晶闸管T与加热回路并联；
[0009] 所述恒流电压源的负极、可调电容器C的另一端、试品晶闸管T的阴极、阻尼回路 的阻尼电阻以及冲击发生器的另一端均接地。
[0010] 进一步地，所述加热回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过自动调节加热回路 中电阻丝的大小来调整试品晶闸管Τ两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能；
[0011] 所述阻尼回路包括串联的阻尼电容与阻尼电阻。
[0012] 进一步地，所述冲击发生器都包括依次连接的发生器本体、分压器和数字化波形 记录系统。
[0013] 与现有技术比，本实用新型达到的有益效果是：
[0014] 1、本装置拓扑结构功能全面，能够满足对大功率半导体器件在不同电压、不同频 率、不同触发信号、不同结温、不同电流峰值和不同di/dt条件下进行正向恢复特性试验；
[0015] 2、本实用新型提供的新型大功率晶闸管正向恢复特性测试装置，简单易实现，所 需设备容量小，装置成本低；
[0016] 3、基于合成回路法的测试装置，触发晶闸管与冲击发生器点火信号均由充电电源 统一控制，时序简单。
[0017] 4、基于合成回路法的测试装置采用冲击发生器，可以通过调节波头电阻和电感， 实现在晶闸管两端施加不同dv/dt的正向电压、方式灵活，适用范围广。
[0018] 5、基于合成回路法的测试装置在采用恒温装置，可以测量在不同温度下的正向恢 复特性，能更好的反映换流阀的实际工况。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型提供的基于合成回路法的晶闸管正向恢复特性测试装置原理 图；
[0020] 图2是本实用新型提供的测试方法下试品晶闸管T典型电压波形图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0022] 本实用新型提供的基于合成回路法的晶闸管正向恢复特性测试装置原理图如图 1所示，该测试装置包括恒流电压源、试品晶闸管T、二极管D、可调电容器C、可调饱和电抗 器L、加热回路、冲击发生器以及阻尼回路；所述可调电容器C的一端与恒流电压源的正极 连接，电抗器L1的一端与恒流电压源的正极连接，电抗器L1的另一端与二极管D的阳极连 接，所述二极管D的阴极分别与可调饱和电抗器L的一端和冲击发生器的一端连接；所述可 调饱和电抗器L的另一端与阻尼回路-试品晶闸管T并联支路连接后与所述冲击发生器并 联；
[0023] 所述阻尼回路-试品晶闸管T并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管T组成， 所述试品晶闸管T与加热回路并联；所述加热回路将试品晶闸管T加热到试验结温；
[0024] 所述恒流电压源的负极、可调电容器C的另一端、试品晶闸管T的阴极、阻尼回路 的阻尼电阻以及冲击发生器的另一端均接地。
[0025] 加热回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过自动调节加热回路中电阻丝的大小 来调整试品晶闸管T两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能；所述阻尼回路包括串联 的阻尼电容与阻尼电阻；所述阻尼回路用于调谐、滤波和防止冲击电流。
[0026] 冲击发生器都包括依次连接的发生器本体、分压器和数字化波形记录系统。
[0027] 本实用新型还提供一种基于合成回路法的晶闸管正向恢复特性测试装置的测试 方法，图2给出了该测试装置的基本工作模式下试品阀电流、电压的波形。现根据电路时序 简单说明测试装置的基本工作原理，包括下述步骤：
[0028] (1) t0时刻电源开始给可调电容器C充电，可调电容器C的电压达到所需试验电 压；
[0029] (2) 11时刻触发试品晶闸管T，试品晶闸管T承受来自可调电容器C通过电抗器L1 放电产生的正弦半波电流；
[0030] ⑶t2时刻流过试品晶闸管T的电流过零，开始流过反向电流，承受反压；
[0031] (4) t3时刻试品晶闸管T反向电流过零，试品晶闸管T承受:反压关断；
[0032] (5) t4时刻冲击发生器点火，在试品晶闸管T两端施加具有规定幅值和变化率的 正向电压。
[0033] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限 制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新 型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种基于合成回路的大功率晶闸管正向恢复特性测试装置，其特征在于，所述测试 装置包括恒流电压源、试品晶闸管T、二极管D、可调电容器C、可调饱和电抗器L、加热回路、 冲击发生器以及阻尼回路；所述可调电容器C的一端与恒流电压源的正极连接，电抗器L1 的一端与恒流电压源的正极连接，电抗器L1的另一端与二极管D的阳极连接，所述二极管 D的阴极分别与可调饱和电抗器L的一端和冲击发生器的一端连接；所述可调饱和电抗器L 的另一端与阻尼回路-试品晶闸管T并联支路连接后与所述冲击发生器并联； 所述阻尼回路-试品晶闸管T并联支路由并联的阻尼回路和试品晶闸管T组成，所述 试品晶闸管T与加热回路并联； 所述恒流电压源的负极、可调电容器C的另一端、试品晶闸管T的阴极、阻尼回路的阻 尼电阻以及冲击发生器的另一端均接地。
2. 如权利要求1所述的大功率晶闸管正向恢复特性测试装置，其特征在于，所述加热 回路包括串联的加热电源和电阻丝，通过自动调节加热回路中电阻丝的大小来调整试品晶 闸管T两端的结温大小；加热回路具有恒温的功能； 所述阻尼回路包括串联的阻尼电容与阻尼电阻。
3. 如权利要求1所述的大功率晶闸管正向恢复特性测试装置，其特征在于，所述冲击 发生器都包括依次连接的发生器本体、分压器和数字化波形记录系统。
【文档编号】G01R31/26GK203894381SQ201420321412
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】高冲, 崔航, 王高勇, 周万迪, 魏晓光, 曹均正 申请人:国家电网公司, 国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院