一种换流过程的IGBT短路保护测试电路的制作方法

一种换流过程的igbt短路保护测试电路
技术领域
1.本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种换流过程的igbt短路保护测试电路。


背景技术：

2.igbt是一种全控复合型电力电子器件，在工业变频、风光发电和直流电网等领域得到广泛应用，在实际运行过程中，igbt面临各种类型的短路故障，因此对igbt的短路保护至关重要。目前所涉及的igbt短路保护测试方法一般是在非换流过程中进行，采用导线短接非被测igbt，然后通过控制脉冲开通被测igbt器件形成短路回路，这种短路测试仅能够模拟换流器等电力电子设备的一种最常规的短路故障，针对换流过程发生的短路故障无法进行igbt的短路保护测试验证。


技术实现要素：

3.因此，为了克服现有技术中换流过程发生的短路故障无法进行igbt的短路保护测试验证的问题，本实用新型提出了一种换流过程的igbt短路保护测试电路，可以有效的实现igbt在与二极管换流过程中发生误开通而产生的短路保护验证。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.本实用新型提供一种换流过程的igbt短路保护测试电路，包括：并联连接的测试电路和被测电路；其中测试电路中包括储能电路，用于为被测电路提供能量，被测电路包括igbt器件及与之并联的二极管，通过测试电路中储能电路产生二极管电流，将电流转换至与之并联的igbt器件，并形成短路回路，形成igbt器件与二极管在换流过程中的短路模式，所述测试电路和被测电路均包括多个控制开关，通过控制多个控制开关投切模拟换流过程中发生igbt短路故障并进行短路保护测试。
6.在一实施例中，所述被测电路，包括：被测电路包括旁路开关k2、igbt器件t1、二极管d1和d2、直流支撑电容器c，放电回路，其中：
7.所述旁路开关k2与二极管d2并联，igbt器件t1与二极管d1反向并联，两并联支路串联，串联后的中点连接于被测电路输出端口，二极管d2阳极端连接于接地端h-gnd；
8.所述直流支撑电容器c与旁路开关k2、二极管d2、二极管t1和二极管d1形成的串联支路并联；
9.所述放电回路与直流支撑电容器c并联连接。
10.在一实施例中，所述测试电路包括：高压直流电源、高压隔离开关、储能模块、放电模块，电流开关模块，其中：
11.高压直流电源与高压隔离开关串联连接；
12.储能模块并联连接于高压直流电源模块与高压隔离开关组成的串联支路；
13.放电模块并联连接于所述储能模块；
14.电流开关模块一端与被测电路输出端连接，另一端与放电模块并联连接。
15.在一实施例中，储能模块包括储能电容器组c1，放电模块包括放电电阻r1和高压接触器k4，电流开关模块包括电抗器l和晶闸管scr，其中：
16.高压直流电源dc的正极与高压隔离开关k1的一端连接，负极与接地端h-gnd连接；
17.所述储能电容器组c1一端与高压隔离开关k1的另一端连接，电容器组c1另一端与接地端h-gnd连接；
18.所述放电电阻r1与高压接触器k4串联支路，与所述储能电容器组c1并联连接；
19.所述电抗器l一端与储能电容器组c1、高压隔离开关k1以及r1和k4串联支路公共端连接；另一端与晶闸管scr的阳极连接；
20.所示晶闸管scr的阴极与被测电路的输出端连接。
21.在一实施例中，所述储能电容器组c1的电容值根据所述直流支撑电容器c的电容值确定。
22.在一实施例中，所述高压直流电源为电压可调电源。
23.本实用新型技术方案，具有如下优点：
24.本实用新型实施例提供的换流过程的igbt短路保护测试电路，电路包括并联连接的测试电路和被测电路；其中测试电路中包括储能电路，用于为被测电路提供能量，被测电路包括igbt器件及与之并联的二极管，通过测试电路中储能电路产生二极管电流，将电流转换至与之并联的igbt器件，并形成短路回路，实现igbt器件与二极管在换流过程中的短路模式，所述测试电路和被测电路均包括多个控制开关，通过控制多个控制开关投切模拟换流过程中发生igbt短路故障并进行短路保护测试，可以有效的实现igbt在与二极管换流过程中发生误开通而产生的短路保护验证，弥补现阶段igbt短路测试方法的不足，完善igbt短路保护检测验证方法，提升为igbt器件的短路耐受设计、换流器短路保护配置等应用提供技术支撑。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型实施例中提供的换流过程的igbt短路保护测试电路原理图；
27.图2为本实用新型实施例中提供的换流过程igbt短路测试电路控制时序图；
28.图3为本实用新型实施例中提供的换流过程igbt短路测试流程图。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.实施例1
32.本实用新型提供的一种换流过程的igbt短路保护测试电路，包括：并联连接的测试电路和被测电路；其中测试电路中包括储能电路，用于为被测电路提供能量，被测电路包括igbt器件及与之并联的二极管，通过测试电路中储能电路产生二极管电流，将电流转换至与之并联的igbt器件，并形成短路回路，形成igbt器件与二极管在换流过程中的短路模式，所述测试电路和被测电路均包括多个控制开关，通过控制多个控制开关投切模拟换流过程中发生igbt短路故障并进行短路保护测试。在实际应用中测试电路和被测电路的控制开关，基于远程控制逻辑或人工基于控制逻辑时操作进行投切，满足在换流过程中发生igbt短路故障的模拟能力，实现这一类短路故障的保护试验测试。
33.本实用新型实施例提供的电路，通过外部储能电路产生二极管电流，然后将电流转换至与之并联的igbt器件，并形成短路回路，实现igbt与二极管在换流过程中的短路模式，解决在换流过程中发生的igbt短路保护验证方法空缺的问题。
34.在一具体实施例中，如图1所示，被测电路包括：旁路开关k2、igbt器件t1、二极管d1和d2、直流支撑电容器c，放电回路，所述旁路开关k2与二极管d2并联，igbt器件t1与二极管d1反向并联，两并联支路串联，串联后的中点连接于被测电路输出端口(即图1中的端口1)，二极管d2阳极端连接于接地端h-gnd；直流支撑电容器c与旁路开关k2、二极管d2、二极管t1和二极管d1形成的串联支路并联；放电回路与直流支撑电容器c并联连接。放电回路包括：放电电阻r2、及与其串联连接的高压接触器k3。
35.本实用新型实施例中的测试电路包括：高压直流电源、高压隔离开关、储能模块、放电模块，电流开关模块，其中：高压直流电源与高压隔离开关串联连接；储能模块并联连接于高压直流电源模块与高压隔离开关组成的串联支路；放电模块并联连接于所述储能模块；电流开关模块一端与被测电路输出端连接，另一端与放电模块并联连接。
36.在一具体实施例中，如图1所示，所述储能模块包括储能电容器组c1，放电模块包括放电电阻r1和高压接触器k4，电流开关模块包括电抗器l和晶闸管scr，高压直流电源dc的正极与高压隔离开关k1的一端连接，负极与接地端h-gnd连接；所述储能电容器组c1一端与高压隔离开关k1的另一端连接，电容器组c1另一端与接地端h-gnd连接；所述放电电阻r1与高压接触器k4串联支路，与所述储能电容器组c1并联连接；所述电抗器l一端与储能电容器组c1、高压隔离开关k1以及r1和k4串联支路公共端连接；另一端与晶闸管scr的阳极连接；所示晶闸管scr的阴极与被测电路的输出端连接。
37.本实用新型实施例中的高压直流电源dc为可调电压电源，提供的电压范围为0-4kv，实际应用中根据具体的情况进行合理设置。储能电容器组c1的电容值根据所述直流支撑电容器c的电容值确定。
38.本实用新型实施例提供的换流过程的igbt短路保护测试电路，通过外部储能电路产生二极管电流，然后将电流转换至与之并联的igbt器件，并形成短路回路，实现igbt与二极管在换流过程中的短路模式，可以有效的实现igbt在与二极管换流过程中发生误开通而产生的短路保护验证，弥补现阶段igbt短路测试方法的不足，提升为igbt器件的短路耐受设计、换流器短路保护配置等应用提供技术支撑。
39.实施例2
40.本实施例提供的换流过程的igbt短路保护测试方法，基于实施例1所述的换流过
程的igbt短路保护测试电路，采用如图2所示的换流过程igbt短路测试电路控制时序图，进行换流过程的igbt短路保护测试方法。
41.试验开始前，将被测igbt器件t1驱动器提供高电平，使其栅极电压达到预设值(0-15v)。如图3所示，测试试验开始时，控制高压隔离开关k1闭合、高压接触器k3和k4断开，旁路开关k2断开；高压直流电源dc启动输出，通过高压隔离开关k1对储能电容器组c1进行充电，当充至试验电压值时，断开k1，双脉冲触发开通晶闸管scr，电容器组c1与电抗器l和直流支撑电容器c进行能量转换，在二极管d1上产生电流，当电流达到设定值时，触发闭合旁路开关k2，形成igbt器件t1、直流支撑电容器c和旁路开关k2的短路回路，同时二极管d2反向耐压，用于支撑电容c的电压建立，该过程中二极管d1进入反向恢复阶段，电流逐渐减小至零，igbt器件t1电流快速增加，实现igbt器件t1与二极管d1的电流转换，形成igbt器件t1的短路回路，用于试验igbt器件t1的保护功能测试。试验完成后，为了保障人员和设备安全，同时控制高压接触器k3和k4闭合，通过放电电阻r1和r2进行放电，分别将储能电容器组c1和直流支撑电容器c残余能量泄放至安全值。
42.本实用新型实施例提供的换流过程的igbt短路保护测试方法，可以有效的实现igbt在与二极管换流过程中发生误开通而产生的短路保护验证，弥补现阶段igbt短路测试方法的不足，完善igbt短路保护检测验证方法，提升为igbt器件的短路耐受设计、换流器短路保护配置等应用提供技术支撑。
43.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。