专利名称：用于可控硅阀组检测的实验站的制作方法
技术领域：
此发明是在电力专业内以动力半导体技术为基础，可以当成正反并联可控硅阀组 TCR、异步电机软启动及其它设备的等效电流源和电压源使用，并对其进行实验。
背景技术：
众所周知用于可控硅阀组HVDC实验检测方式(专利ABB IPN W002/067003A1, IPC G01R31/333)包括被测阀组Vt，电流源CUS,电压源V0S,电压振荡回路(Cs,L2HVa5)， 脉冲形成器IG和其它环节组成。此实验检测方式接线只针对单向可控硅阀组而言。这个用于TCR可控娃阀组检测实验台(Baoliang Sheng, Senior Member, IEEE ； Marcio Oliveira, Member, IEEE ；Hans-01a Bjarme, “Synthetic Test Circuits for the Operational Tests of TCR and TSC Thyristor Valves，，·-IEEE-PES T&D Conference, Chicago, Illinois,USA,April 21-22,2008),(参见Fig. I)，包括用于连接被测阀组(Vtl+/ VtlJ的接地母线和等电位母线，单极性的直流电压源(DC Source)，连接在直流电压源输出端第一组电容器组C2，在电压振荡回路中串联有第二组电容器组Cs，电抗器组LI和第一个可控硅阀组Va3/Va4，第二个输出端连接在接地母线上。同时还包括有串连在第一组电容器C2上的可控硅阀组Va2和电抗器L2，与之并联的电压振荡回路中电容器组Va2。除此之外还有电流回路(G/Lg，Ls, Val+/Val_)和包含有并联被检测可控硅阀组冲击回路(Imp Gen. )Vtl+/Vtl_此实验台在电压振荡回路不平衡工作时存在有严重不足，即当第二组电容器组 Cs再次充电时由第一组电容器组C2经过可控硅阀组Va2和电抗器L2只有单极性电压。 同样的，在被检测可控硅阀组Vtl+/Vtl电流周波和电压周波上也是如此，并且正极和负极上的参数会不一致。除此之外，电压振荡回路不能保证实验台长时间对被检测可控硅阀组 Vtiyvti进行实验，只能进行时间约为系统电压半个周波的长度检测；第二组电容器组Cs 再次充电时每个周波都需要补充时间并且要保证可控硅阀组Va2的安全切除。结论即此种方法不能实现在整流过电压尖峰时投入被检测可控硅阀组Vtl+/Vtl_。并且它还有另一个严重的不足，即直流电压源(DC Source)和第一组电容器C2必须保持高电压(达到80kV)， 可控硅阀组Va2的再次充电是这个电压的两倍。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于可控硅阀组检测的实验站，扩大了实验的负载特性，保证了被检测可控硅阀组电流周波和电压周波的平衡性，简化了复杂的实验设备，提高了实验的安全运行状态。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现用于可控硅阀组检测的实验站，包括用于连接被检测可控硅阀组的接地母线和等电位母线；直流电压源；连接在直流电压源输出端的第一组电容器；由第二组电容器、电抗器及第一个可控硅阀组串联组成的电压振荡回路；电压振荡回路的输出端与等电位母线相连，本发明的特征在于，该试验台设有整流环节；直流电压源和第一组电容器都是双方向极性的，并且直流电压源和第一组电容器的零点均连接在接地母线上；整流环节的输出端与电压振荡回路相连接，其正极和负极的连接与第一组电容器、直流电压源的极性相对应。所述的整流环节是由连接在整流环节正极和输出端之间的第二个可控硅阀组、及连接在整流环节负极和输出端之间的第三个可控硅阀组构成的，第二个可控硅阀组、第三个可控硅阀组均由成对的正反并联的可控硅和二极管组成。在这种情况下整流环节保证按顺序的将第一组电容器正极和负极与电压振荡回路第二个输出端连接，这个过程可顺利实现第二组电容器的再次充电过程和经过第一组电容器电压振荡回路的整流过程。在第二组电容器上过充电和再次充电流过的是一个(对称)正负方向的电压。第二组电容器上没有特别的充电间隔。在半个周波长度允许的范围之内除了被检测可控硅阀组电导率长时间限定影响可控硅阀组的切断之外，被检测可控硅阀组的整流要在电压尖峰时完成(在最不好的严重情况下的整流)。为了简化实验台的结构和它的安全运行，直流电压源是两极性方向的，第一组电容器的电压不大于±5. 5kV，第二个可控硅阀组和第三个可控硅阀组的整流电压为llkV。
图I为用于检测可控硅阀组的实验站电气接线原理图；图2，3，4为实验站工作原理的时序图。
具体实施例方式在图I中实验站的电气接线图包括接地母线I和等电位母线2，被检测可控硅阀组3，直流电压源4，第一组电容器5，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9， 分布电容回路10，第一个保护电抗器11和第二个保护电抗器12，控制系统13，电压互感器 14，第一个电流互感器15和第二个电流互感器16，被检测可控硅阀组3的可控硅是正反并联形式，正方向为17反方向为18。被检测可控娃阀组3的正方向17和反方向18的输入端分别以3+和3-来标识。直流电压源4输出端的正方向标识为PV，负方向标识为NV，零标识为MV，第一个二极管单元19，第二个二极管单元20，自耦变压器21它的一次绕组为vN (t) 的电压，二次绕组第一个输出端连接在第一个阳极-阴极二极管单元19的正极端，它的二次绕组的第二个输出端连接在阴极一阳极二极管单元20的负极端和零极端。第一组电容器5正极为PV，负极NV和零极MV，由二个单元组成，这两个单元分别为22和23。22单元的第一个输出端连接于第一组电容器5的正极PV端，23单元的第二个输出端连接于第一组电容器5的负极NV端，22单元的第二个输出端和23单元的第一个输出端与零极的MV 相连接。电压振荡回路6由第二组电容器24，电抗器25和第一个可控硅阀组26组成，第一个可控硅阀组26由正方向可控硅27和反方向可控硅28组成，电压振荡回路6的第一个可控硅阀组26正方向标识为6+，反方向标识为6_。整流环节7的输出为0UT，正极PV和负极NV，整流环节7包含有第二个可控硅阀组29和第三个可控硅阀组30，第二个可控硅阀组 29和第三个可控硅阀组30均由正反并联的可控硅和二极管组成。可控硅回路为31，二极管回路为32，并且可控硅回路31的阳极和二极管回路32的阴极为可控硅阀组29 (30)第一个输出端，可控硅回路31的阴极和二极管回路32的阳极为可控硅阀组29 (30)的第二个输出端。整流环节7的输出端OUT与第二个可控硅阀组29的第二个输出和第三个可控硅阀组30的第一个输出端连接，正极PV和负极NV分别与第二个可控硅阀组29的第一个输出端和第三个可控硅阀组30的第二个输出端连接。整流环节7中第二个可控硅阀组29中的 31可控硅正方向标识为7+，第三个可控硅阀组30中的负方向标识为7_。电流回路8中串联有交流电压源，即一次侧绕组电压为vN(t)的变压器33，限流电抗器34和第四个可控硅阀组35，在第四个可控硅阀组35中由正方向36反方向37的可控硅组成，保护回路38 (举例，RC回路或其它)，电流回路由变压器33的第二次绕组串联和限流电抗器34组成，电流回路8中第四个可控硅阀组35单元中的正方向可控硅36标识为 8+，反方向可控硅37的标识为8_。冲击回路9由电流(电压)脉冲发生器形式出现，(即图2和图3)。控制系统13为带有程序芯片的模拟-数字系统。直流电压源4和第一组电容器 5彼此连接并保持极性一致(PV、MV及NV)。第一组电容器5的零极MV和直流电压源的零极MV通过第二个电流互感器16和接地母线I相连接，第一组电容器5的正极PV和负极NV 分别与第一个保护电抗器11及第二个保护电抗器12相连接并保持与整流环节7的PV和 NV极性相一致。整流环节7的输出端OUT与和等电位母线2连接的电压振荡回路6相连。电流回路8的一个输出端连接在等电位母线2上，另一个输出端与电流互感器15和接地母线I相连。被检测可控硅阀组3、冲击回路9和分布电容回路10两端分别连接在等电位母线 2和接地母线I上。电压互感器14，它带有输入电压为vN(t)的输出端，第一个电流互感器 15和第二个电流互感器16的输出端与控制系统13连接，输出端与被检测可控硅阀组3的控制输入相对应用3+，3-标识，电压振荡回路6+，6_，整流环节7+，7_，电流回路8+，8-来表
/Jn ο在时序图2，3，4中e(t)_电压振荡回路中的电动势等于第一组电容器5中的第一个22单元或者第二个23单元与第二组电容器24的电压值，在保护电抗器电感为零e (t) 等于图I中节点E的电压vE(t)，Vs-第一组电容器5的正电压或者是负电压；iv(t)_电压振荡回路6的电流，这里tv-为电流步长；iT(t)_被检测可控硅阀组3的电流；vT(t)被检测可控硅阀组的电压；3+和3_，6+和6_，7+和7-分别为控制脉冲，与被检测可控硅阀组 3，电压振荡回路6和整流环节7的正极⑴与负极方向㈠相对应；t-实际时间值V t1； t2，...时间读数点。在图2的时序图中V24 (t)表示第二组电容器24的电压，这里Vtl, V1, V4和V5表示第二组电容器24在时间^tpt4和t5的电压值；v21(t)表示在自耦变压器21 二次绕阻上的电压；v22(t) Hv23(t)表示在第一组电容器5中第22单元和23单元的电压， 这里AVsi M AVs5表示23单元和22单元的放电电压值；vE(V)和vE(t4_)表示vE(t)在时间tQ_和t4_(tQ_ — tQMt4_ — t4的值，并且tQ_ < tQMt4_ < t4，后面文章所提到的都与这里的解释相同)！E1 = eUJ和E5 = e(t5)表示电压振荡回路中整流的电动势(曲线e (t)和 vT(t)) ；v10(t0J和v10(t4_)表示分布电容回路10在时间点V和t4_的电压,VmiMVm5表示被检测可控硅阀组3在它的过电压时切断的幅值(曲线vT(t))。在时序图3和时序图4中 V26(t)表示第一个可控娃阀组26的电压,这里V26(t4_) =vE(t4_)和v26(t1Q_) =vE(t10_);系统电压；ie(t)表示电流回路8中的电流；8+和8-表示在电流回路8中的正方向(+)和负方向 ㈠；电压振荡回路的整流电动势在稳定状态工作(曲线e(t)和^⑴-只在图3中)；VM表示在电压振荡回路稳定工作状态中被检测可控硅阀组3在过电压时的幅值(曲线vT(t))。 为了简化电流曲线L(t)，iv(t)和iT(t)没有画出切断可控硅阀组反方向波型曲线。在图 2的时序图中为方便观看按比例尺放大画出曲线v21 (t)，V22 (t)和v23 (t)。实验站通过以下方式对被检测可控硅阀组3进行工作。电压振荡回路6，电流回路8和冲击回路9是实验站独立发挥作用的，它们也取决于控制系统13的工作状态；电压的同步信号为系统的vN(t)，电流同步信号为电流回路8中的ijt)和电压振荡回路6中的 iv(t)，它们与电压互感器14的输出端和第一个电流互感器15和第二个电流互感16互相联系。按不同的工作状态以时序图2，3，4的工作曲线由信号3+，3_，6+，6_，7+，7_，8+，8-进到控制系统13的输入端。这些工作状态给出了各种不同的工作程序。实验站在对工作分析时必须遵循下列条件第一组电容器5中的22单元和23单元中的电容值C22HC23要比第二组电容器24的电容值C24大得多，即C22 = C23 = Cs >> C240用于整流环节7限事故电流的第一个保护电抗器11和第二个保护电抗器12的电感量数值L11和L12远远小于电抗器 25 (L25)的数值，S卩=L11 = L12 << L25。第一组电容器5中的22单元和23单元的充电是由直流电压源4的两极性方向得到的，电压等于零，电压为+Vs和-Vs，可控硅阀组的整流要在时间间隔之前完成。实验站的特殊之处就在于通过简单的方式来完成所有的功能，被检测可控硅阀组 3的整流是通过电压振荡回路6来实现的(见时序图2)，就是说在电流回路8输入端没有控制脉冲8+和8_，流过的电流为ic(t) = 0(时序图2中没有显示)。在时间点为tQ_时(时序图2)由第一个可控硅阀组26中的28反方向回路通过脉冲6-打开。使在第二组电容器 24的电压在此时为V24UtlJ =-Vtlt5到被检测可控硅阀组上的电压为通过第一个可控硅阀组26的反方向28回路和第二个可控硅阀组29中的二极管回路32叠加第二组电容器24的电压-V。和第一组电容器5中22单元的电压为+Vs,即vT(tQ_) = e (t0J = Vs-V0 < O。在时间点h上同时由整流环节7给出的7-和控制系统给出3-的控制脉冲给到被检测可控硅阀组3上。被检测可控硅阀组3投入反方向18回路的电压，它上面的电压到零点(时序图 vT (t)，时间tj)。在整流环节7上包括在第三个可控硅阀组30中的可控硅回路31，它可以同时切断第二个可控硅29上的二极管回路32。第二组电容器24的过充电是由以下顺序完成的第三个可控硅阀组30中的31可控硅回路一第二个保护电抗器12—第一组电容器5中第二个单元23—第二个电流互感器16—接地母线I—被检测可控硅阀组3中反方向回路18——等电位母线2——第一个可控硅阀组26中的反方向回路28——电抗器 25。如果在此过程中理想条件下没有损耗，那么时间导纳从h到h = t0+tv它的电流即
权利要求
1.用于可控硅阀组检测的实验站，包括用于连接被检测可控硅阀组的接地母线和等电位母线；直流电压源；连接在直流电压源输出端的第一组电容器；由串联电容器、电抗器及第一个可控硅阀组串联组成的电压振荡回路；电压振荡回路的输出端与等电位母线相连， 本发明的特征在于，该试验台设有整流环节；直流电压源和第一组电容器都是双方向极性的，并且直流电压源和第一组电容器的零点均连接在接地母线上；整流环节的输出端与电压振荡回路相连接，其正极和负极的连接与第一组电容器、直流电压源的极性相对应。
2.根据权利要求I所述的用于可控硅阀组检测的实验站，其特征在于，所述的整流环节是由连接在整流环节正极和输出端之间的第二个可控硅阀组、及连接在整流环节负极和输出端之间的第三个可控硅阀组构成的。
3.根据权利要求2所述的用于可控硅阀组检测的实验站，其特征在于，所述的第二个可控硅阀组、第三个可控硅阀组均由成对的正反并联的可控硅和二极管组成。
全文摘要
一种用于可控硅阀组检测的实验站，该实验站以动力半导体技术为基�。梢缘背烧床⒘煽毓璺ё榈牡刃У缌髟春偷缪乖词褂茫⒍苑ё榻惺笛�。本发明的特征在于，该试验台设有整流环节；直流电压源和第一组电容器都是双方向极性的，并且直流电压源和第一组电容器的零点均连接在接地母线上；被测可控硅阀组与等电位母线及接地母线系统连接，电压振荡回路的第一个输出端与等电位母线连接，第二个输出端与整流环节连接。被检测可控硅阀组在第二组充电电容器以及电压振荡回路的共同作用下，通过整流环节由直流电压源同时得到的对称正负两极性来得到平均电压值。此全能实验站简化了复杂的设备，提高了安全运行并且大大增强了它的负载特性。
文档编号G01R31/327GK102590738SQ20121001904
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者司明起, 张晓辉, 施多夫·亚利山大, 许蓓蓓 申请人:荣信电力电子股份有限公司
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