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�。梢缘背煽煽毓璺ё門CR、TSC、 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：
众所周知用于可控娃阀组TCR和TSC的实验检测(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)，(见图 Fig. I 和 Fig. 3)，它包括了用于连接被检测阀组(Vtl+/Vtl_)的接地母线和等电位母线；电压振荡回路(Cs，LI 和 Va3/Va4);电流回路(G/Lg, Ls, Val+/Val_, Arrester h Shunt banks);冲击回路(Imp. Gen);直流电压源(DC Source);第一组电容器C2和其它。此实验台在以下情况有很大的不足及缺点。当被检测可控硅阀组Vtl+/Vtl_为TCR 或TSC型由驱动板驱动可控硅，并且驱动板由可控硅上得到电压，那么它就无法去阀组进行实验。直流电压源(DC Source)必需是高电压(达到80kV)。在对TCR型阀组进行实验时，第一组电容器C2也是在高压状态，充电的可控硅阀组Va2上有双倍电压。在对TSC型阀组进行实验时，电压振荡回路上的第二组电容器Cs上面要有TSC四倍以上的容量，而此时电抗器LI上就必需是冲击时的容量。实验台也无法在过载情况下对TCR进行实验，比如补偿电抗器一半短路。同样的也无法对单方向形式构成的可控硅阀组进行实验。除此之外，它还缺少最普通的一个功能，即在正弦曲线特性下进行高电压的实验。
发明内容
本发明提供一种用于可控硅阀组检测的实验站，扩大了实验台的功能，简化了所需要的设备，同时大大提高了可控硅阀组检测实验的安全运行。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阀组的接地母线和等电位母线；整流环节；通过第一个和第二个输出端分别与等电位母线和整流环节输出端连接的电压振荡回路；双极性直流电压源；零极与接地母线相连，正负极分别与整流环节相对应连接的双极性电容器；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路。这里电压振荡回路包括第一个可控硅阀组，第一个电抗器和第二组电容器，第二组电容器的第一个输出端与串联的第一个电抗器和第一个可控娃阀组相连，这个阀组与电压振荡回路的第一个输出端相连接，并且第二组电容器的第二个输出端与电压振荡回路的第二个输出端相连接。 导通由可控硅阀组和电抗器组成的回路，这个回路由第二个电抗器，可控硅阀组和可操作开关串联而成。此回路或者是连接在电压振荡回路中第二组电容器的第一个输出端与接地母线之间，或者是与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联。在专利中所提到的可控硅阀组与电抗器组成的回路，是通过可操作开关并联在电压振荡回路里的，保证在正常工作和事故过载情况下对TCR型阀组进行实验。把可控硅阀组与电抗器组成的回路连接在电压振荡回路第二组电容器的第一个输出端和接地母线之间是为了做下面的实验对TSC型阀组在工作和事故状态条件下进行驱动板满功率宽范围的实验；在工作和过载状态下阀组的不对称控制实验；任何一个阀组在正弦曲线特性下的高电压实验以及其它。并且在此时冲击回路中的原器件电源和电容器都是在低压侧。
图I为用于可控硅阀组检测的实验站的电气原理图，本文中的叙述以此原理图为基础。图2，图3和图4为申请专利实验站的时序图，即实际工作原理。
具体实施例方式用于可控硅阀组检测的实验站，(见图I)包括接地母线I ;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 ;第二个保护电抗器12,控制系统13 ;变压器14 ;第一个电流互感器15 ;第二个电流互感器16。被检测可控硅阀组3是由正反并联可控硅构成的，正方向可控硅阀组为17，反方向可控硅阀组为18，并且正方向可控硅阀组 17的控制输入和反方向可控硅阀组18的控制输入与控制被检测可控硅阀组3的输入信号正方向3+和反方向3-是相对应的。直流电压源4在输出端有正极PV，负极NV和零极MV， 它包括了第一个二极管阀组19，第二个二极管阀组20和第一个自耦变压器21。这个自耦变压器21的一次侧绕组电压为vN(t)，二次绕组的第一个输出端与阳一阴形式构成的第一个二极管阀组19和正极PV相连，并且通过阴一阳形式构成的第二个二极管阀组20和负极NV相连，第一个自耦变压器21 二次侧绕组的第二个输出端与零极MV相连。第一组电容器5有正极PV，负极NV和零极MV，包括了两个单元分别为22和23。第一个单元22的第一个输出端和第二个单元23的第二个输出端的连接保证与正极PV和负极NV相对应，第一个单元22的第二个输出端和第二个单元23的第一个输出端与零极MV相连接。电压振荡回路6中串联有第二组电容器24，第一个电抗器25和第一个可控硅阀组 26，第一个可控硅阀组26为正反并联形式，正方向可控硅为27，反方向可控硅为28，正方向的控制信号为6+，反方向的控制信号为6_，通过这些信号去电压振荡回路6进行控制。整流环节7有输出0UT，正极PV和负极NV，它包括了第二个可控硅阀组29和第三个可控硅阀组30，并且每个可控硅阀组都是由正方向可控硅31和反方向二极管32并联形式构成的，可控硅31的阳极和二极管32的阴极为29 (或30)第一个输出端，可控硅31的阴极和二极管 32的阳极为整流环节7中阀组29 (或30)的第二个输出端；整流环节7的输出OUT与第二个可控硅阀组29的第二个输出端和第三个可控硅阀组30的第一个输出端相连接，整流环节7的正极PV和负极NV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 的第二个输出端相连接，第二个可控硅阀组29上可控硅31的控制输入和第三个可控硅阀组30上可控硅的控制输入构成了整流环节7的正方向7+和反方向7-的控制信号。电流回路8串联有交流电压源，这个交流电压源为变压器33 ;限流电抗器34 ;第四个可控硅阀组35，这个可控硅阀组是正反并联形式可控硅构成的，正方向可控硅为36，反方向可控硅为37 ;辅助可控硅阀组38，它同样是正反并联形式可控硅构成的，正方向可控硅为39，反方向可控硅为40 ;变压器33的一次绕组连接着开关41，电压为vN(t);辅助可控硅阀组38与在变压器33的二次绕组侧串联的限流电抗器34连接；第四个可控硅阀组35 上正方向36的控制输入和反方向37的控制输入与电流回路中的控制输入正方向8+和反方向8-相一致；辅助可控娃阀组38正方向39上的控制输入和反方向40的控制输入与电流回路8中的正方向8d和反方向8b相对应。冲击回路9串联有冲击电容器42，冲击电抗器43和第五个可控硅阀组44。冲击回路9中包括第二个自耦变压器45，这个自耦变压器一次侧绕组电压为vN(t);充电电阻46;二极管整流47;二极管整流47的输入端与第二个自耦变压器45的输出端相连，二极管整流47的输出端通过充电电阻46连接到冲击电容器 42上；并且第五个可控硅阀组44是正反并联形式可控硅构成的阀组，正方向可控硅为48， 反方向可控娃为49,控制输入端的信号与冲击回路9的输入端相对应,正方向为9+,反方向为9_。控制系统13是模拟——数字系统，通过带有程序的芯片完成。除此之外，实验站还包括可控硅阀组53和电抗器52组成的可控硅电抗器回路50 和可操作开关51。这个可控硅电抗器回路50串联有第二个电抗器52和可控硅阀组53，可控娃阀组53正方向上可控娃为54,反方向上可控娃为55,控制输入信号与此回路输入信号相一致，正方向为50+，反方向为50-。可操作开关51可以是特制短连线也可以是56，57，58 和59的四个断路器。需要说明的是，直流电压源4和第一组电容器5彼此极性相对应地连接(PV，MV和NV)。第一组电容器5的零极MV和直流电压源通过第二个电流互感器16和接地母线I相连接，正极PV和负极NV通过第一个保护电抗器11和第二个保护电抗器12与整流环节7极性(PV和NV)相对应地连接。整流环节7的输出端OUT经过电压振荡回路6 与等电位母线2相连。冲击回路9上的第一个输出端和电流回路8上的第一个输出端与等电位母线2相连，它们的第二个输出端经过第一个电流互感器15与接地母线I相连。被检测可控硅阀组3和分布电容回路10连接在接地母线I和等电位母线2之间。可控硅电抗器回路50通过可操作开关51上的第一个断路器56和第二个断路器57和第一个可控硅阀组26的第一个输出端与接地母线I相连，同时可控硅电抗器回路50的第二个输出端通过可操作开关51上的第三个断路器58和第四个断路器59与第一个可控硅阀组26上的第二个输出端和第二组电容器24的第一个输出端相连，并且与电压振荡回路6保持对应。变压器14的输入端电压为vN(t)，其输出端和第一个电流互感器15、第二个电流互感器16的输出端与控制系统13的相连接，进入到控制系统13的信号分别为3+，3_，6+，
6-，7+，7_，8+，8_，8d，8b，9+，9_，50+和50_，这些信号分别对应的是被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路50。除此之外，被检测可控硅阀组3上还有驱动板状态输出信号READY，电流回路8上开关41的状态输出信号0N/0FF，均进入到控制系统13的输入端，控制输出OFF与电流回路8上开关41的输入相连。在时序图2，3和4上面e(t)——电压振荡回路的实际电动势，电压等于第一组电容器5上的第一个单元22或者第二个单元23上与第二组电容器24的电压和，当保护电抗器的电感量为零时e(t)与在第一张电气原理图I上E点的vE(t)相等，Vs——第一组电容器5上正极性方向的幅值电压或者是负极性方向的幅值电压，Ev—电压振荡回路的整流电动势山⑴——电压振荡回路6中的第一个可控硅阀组26上的电流；tv——这个电流的步长；iKV(t)-可控娃电抗器回路50上的电流,这里tKV-这个电流的步长；v33(t)-
电流回路8上变压器33的二次绕组电压；vT(t)和iT(t)—被检测可控硅阀组3上的电压值和电流值，这里Vm—在切断状态下被检测可控硅阀组3上的幅值过电压；v26(t)第一个可控硅阀组26上的电压(时序图4) ；v53(t)—在可控硅电抗器回路50上可控硅阀组53 的电压(时序图2) ；vSH(t)——冲击电容器42上的电压(时序图3)，这里Vsh——冲击幅值电压；ic(t)——电流回路8上的电流(时序图2和时序图4) ；iSH(t)——冲击回路9上的电流(时序图2和时序图3)，这里Ish和tSH——冲击电流的幅值和它的长度；i38(t)——电流回路8上辅助可控硅阀组38的电流(时序图4) ；3+和3_，6+和6_，7+和7_，8+和8_，8d和8b， 9+和9_，50+和50_——控制脉冲，分别与之对应被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路50在正方向的(+，d)和反方向的(_，
b)；t—时间的事实值，t0, t1； t2，...—时间计时点；为了便于观看时序图，当可控硅阀组在切断状态下，时序图中没有对电流ijt), i38(t), iEV(t), iv(t) iSH(t)和iT(t)的反方向电流做出描述。实验站对可控硅阀组按下列方式进行检测。实验站的动力接线是投入可操作开关51,并按要求对第二组电容器24,第一个电抗器25,第二个电抗器52,限流电抗器34,冲击电容器42和冲击电抗器43的参数进行选择性匹配连接。实验站的所有动力回路的控制均由控制系统13通过程序发出指令。在控制系统13的输入端有从系统电压vN(t)来的同步信号；电流回路的电流合值ie(t)，冲击回路9的电流iSH(t)，电压振荡回路6中的第一个可控硅阀组26上的电流合值iv(t)和可控硅电抗器回路50上的电流值分别由电压互感器 14，第一个电流互感15和第二个电流互感器16的输出端得到。控制系统13形成控制脉冲 3+，3_，6+，6_，7+，7_，8+，8_，8b，8d，9+，9_，50+和 50_ (时序图 2,3,4),这些控制脉冲分别进入被检测可控硅阀组3，电压振荡回路6，整流环节7，电流回路8，冲击回路9和可控硅电抗器回路 50的输入端用于实验站的工作。当被检测可控硅阀组由驱动板进行驱动，并且驱动板上的电源不是从可控硅保护回路RC上得到能量，就是从连接在可控硅回路上的电流互感器得到能量，或者两个能量共使用时，实验站对TCR，TSC和不对称可控硅阀组检测时都以最严重的事故状态进行检测。被检测可控硅可控硅阀组3在最开始工作时，实验站必需要给驱动板提供交流电压。此时驱动板上形成信号READY进入到控制系统13的输入端，这是被检测可控硅阀组3准备好工作的信号。在控制系统13的输入端同样也有电流回路8中开关 41的0N/0FF状态信号。当实验站对工作进行分析时必需考虑到以下条件。实验站所有的工作状态都是预先与电压振荡回路参数相匹配的。第一组电容器5上的第一单元22和第二单元23上的电容值C22和C23远远大于第二组电容器24上的电容值C22 = C23 = Cs >> C240保护电抗器11和保护电抗器12预先与整流环节7上的限事故电流相对应，它的电感量等于L11 = L12 = Lp,这个电感量远远小于第一个电抗器25和第二个电抗器52上的L25和 L52 LP << L25和Lp << L52 0在阀组进行整流时，在时间间隔中，第一组电容器5上的第一单元22和第二单元23由直流电压源4双方向进行充电，充到阀组电压+Vs和-Vs。在以下文章中提到的时间标识，比如，V表示V — t0并且V < t0, t0+表示V — td,但是tQ+ >当对TCR型可控硅阀组在过载和事故状态下进行实验时，把可控硅电抗器回路 50(见电气原理图I)的第一个和第二个输出端通过并联在第一个可控硅阀组26和电压振荡回路上的可操作开关的第一个断路器56和第三个断路器58相连接。第一个电抗器的电感量L25和第二个电抗器的电感量L52根据L25+L52 = Ltce的条件进行选择，而L25为过载条件下的数值。当L25 = 0.5 .Lrai时为补偿电抗器一半短路。在此情况下启动冲击回路9，用于形成所必需的一个周波事故电流。冲击电容42在第二个自耦变压器45的帮助下经过二极管整流47和冲击电阻46进行充电，充电值达到Vsh(通常这个电压不大于3kV)。冲击电流幅值Ish和冲击电流时间见以下公式
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阀组的接地母线和等电位母线；整流环节；通过第一个和第二个输出端分别与等电位母线和整流环节输出端连接的电压振荡回路；双极性直流电压源；零极与接地母线相连，正负极分别与整流环节相对应连接的双极性电容器；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路；所述的电压振荡回路包括第一个可控硅阀组，第一个电抗器和第二组电容器，第二组电容器的第一个输出端与串联的第一个电抗器和第一个可控娃阀组相连，第一个可控娃阀组与电压振荡回路的第一个输出端相连接，并且第二组电容器的第二个输出端与电压振荡回路的第二个输出端相连接；本发明的特征在于当对可控硅阀组进行实验时要导通由可控硅电抗器组成的可控硅电抗器回路，此可控硅电抗器回路通过可操作开关或者是直接连接在电压振荡回路中第二组电容器的第一个输出端与接地母线之间，或者是与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联。
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，所述的可控硅电抗器回路是由可控硅阀组和第二个电抗器串联构成的。
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，所述的可控硅阀组是由正反并联可控娃构成串联在回路中的。
4.权利要求I至3中任一项所述用于可控硅阀组检测的实验站的应用，其特征在于，该实验站可用于在正常工作和事故过载情况下对TCR型阀组进行实验；用于对TSC型阀组在工作和事故状态条件下进行驱动板满功率宽范围的实验；在工作和过载状态下阀组的不对称控制实验；任何一个阀组在正弦曲线特性下的高电压实验以及其它。
全文摘要
一种用于可控硅阀组检测的实验站，该全能实验站以动力半导体技术为基�。梢缘背煽煽毓璺ё榈牡刃У缌髟春偷缪乖词褂茫⒍钥煽毓璺ё榻屑觳�。实验站包括整流环节；双极性直流电压源；双极性电容器；电压振荡回路包括串联的第二组电容器、第一个电抗器，连接在等电位母线与整流环节输出端的第一个可控硅阀组；连接在等电位母线和接地母线之间的电流回路，它可以导入可控硅电抗器回路，并且在回路中有可操作可关，通过可操作开关可以把可控硅电抗回路连接在电压振荡回路里的第二组电容器的第一个输出端和接地母线之间，或者与电压振荡回路中的第一个可控硅阀组并联，它的目的是保证实验台对不对称可控硅阀组和对称可控硅阀组进行检测。
文档编号G01R31/00GK102608447SQ20121002185
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月31日 优先权日2012年1月31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
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
