[发明专利]一种晶闸管开通应力测试方法和装置

说明书

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1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K_G，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K_G；闭合开关K_C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_C、电阻r2和饱和电抗器L；所述开关K_C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R_w；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：