一种大电流通流测试平台

技术领域

本发明涉及大电流器件通流测试技术领域，尤其涉及一种大电流通流测试平台。

背景技术

在大电流器件领域中，在对大电流器件通流能力进行三方校准时发现，目前计量领域对大电流计量方面还属于空白，既没有统一的计量标准，也没有合适的计量设备，因此在现有技术中缺少一种用于对大电流器件通流能力进行测试的设备，从而导致无法对大电流器件的安全可靠性能进行测试，对于电路的性能无法进行测试评估。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大电流通流测试平台，解决了现有技术无法对大电流器件的安全可靠性能进行测试的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种大电流通流测试平台，包括作为安装载体的机柜，在机柜内安装有用于对大电流器件通流测试的通流测试系统，通流测试系统包括：

与高压电源电连接的PFN模块，所述高压电源用于为PFN模块提供可选择性设定0.1-3.5kV电压值的电能；

所述PFN模块包括与高压电源高、低压端依次串联的放电晶闸管Q1、放电负载模块以及电流录播CT，以及并联在高压电源高、低压端上用于模拟放电测试中能量源的储能电容C1、并联在储能电容C1正负极上且用于反向电压续流作用的二极管D1，还包括与放电晶闸管Q1并联的晶闸管隔离触发器；

所述放电负载模块包括依次串联在放电晶闸管Q1和电流录播CT之间的负载电阻R1和负载调波电感L1。

进一步地，所述通流测试系统还包括用于控制高压电源充电的上位机，所述上位机用于控制晶闸管隔离触发器并记录电流录波CT检测到的波形。

进一步地，所述高压电源的高压输出端连接储能电容C1的正极，高压电源的低压端连接储能电容C1的负极再连接真实大地，储能电容C1的正极连接有与二极管D1阴极串联的放电晶闸管Q1，放电晶闸管Q1的阳极与储能电容C1低压端连接，晶闸管触发器的输出G端与放电晶闸管Q1的驱动极连接，晶闸管触发器的输出K端与放电晶闸管Q1的阴极连接。

进一步地，所述放电晶闸管Q1用于控制储能电容C1放电，电流录播CT用于检测放电回路中的电流波形及电流峰值。

进一步地，所述放电晶闸管Q1的阴极与负载电阻R1的一端连接，负载电阻R1的另一端与负载调波电感L1连接，负载调波电感L1的另外一端与二极管D1的阳极连接。

进一步地，通流测试系统还包括主回路储能电容C1放电过程，电流方向为储能电容C1正流向放电晶闸管Q1的阳极进阴极出，再流过负载电阻R1和负载调波电感L1同时负载调波电感L1储能，到二极管D1的阳极进阴极出。

进一步地，通流测试系统还包括主回路负载调波电感L1放电过程，负载调波电感L1两端产生的反向电动势，由负载调波电感L1的正极流向二极管D1的阳极进阴极出，再流向放电晶闸管Q1的阳极直到回路中的能量耗尽。

进一步地，所述晶闸管隔离触发器与上位机的主控板TX光纤头连接，电流录播CT与上位机的主控板录波接口连接。

借由上述技术方案，本发明提供了一种大电流通流测试平台，至少具备以下有益效果：

1、本发明通过模拟电路负载条件下的真实环境，对电路的性能进行测试评估，从而检测器件在各种情况下的稳定性和可靠性，预测电力系统的故障和灾害，保障设备的运行安全。

2、本发明，可以产生100kA以上的脉冲电流，用以对大电流器件的通流能力进行测试，确保器件安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明大电流通流测试平台的立体图；

图2为本发明大电流通流测试平台的前视图；

图3为本发明大电流通流测试平台的后视图；

图4为本发明通流测试系统的电路原理图；

图5为本发明主回路电容放电过程的示意图；

图6为本发明主回路电感放电过程的示意图；

图7为本发明100kA以上放电仿真电路的原理图；

图8为本发明115kA放电波形的示意图；

图9为本发明50kA/14ms仿真电路的原理图；

图10为本发明50kA放电波形的示意图；

图11为本发明上位机的操作界面示意图；

图12为本发明大电流通流测试平台的操作流程图。

图中：1、机柜；2、通流测试系统；21、高压电源；22、PFN模块；23、放电负载模块；24、上位机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

请参照图1-图12，示出了本实施例的一种具体实施方式，本实施例所提供的大电流通流测试平台，可以产生100kA以上的脉冲电流，用以对大电流器件的通流能力进行测试，确保器件安全可靠。可用于对晶闸管器件进行通流测试，检测晶闸管的可靠性和性能；当高功率设备产生短路故障时，储能电容瞬间放电产生极大的放电电流，需要用保护电感进行缓冲保护，可对高功率保护电感进行通流测试，检测保护电感的可靠性和性能；也可对大电流传感器进行电流采样校准。

请参照图1至图6，本实施例提出了一种大电流通流测试平台，包括作为安装载体的机柜1，在机柜内安装有用于对大电流器件通流测试的通流测试系统2，通流测试系统2包括与高压电源21电连接的PFN模块22，高压电源21用于为PFN模块22提供可选择性设定0.1-3.5kV电压值的电能，高压电源21在本实施例中采用现有技术中的充电机，能够显示当前设置电压，显示面板为显示电容采样电压，电源空开，具有高压输出地、高压输出、三相电源进线、光纤通讯接口、晶闸管触发信号输入光纤接口。

请参照图4，PFN模块22包括与高压电源21高、低压端依次串联的放电晶闸管Q1、放电负载模块23以及电流录播CT，以及并联在高压电源21高、低压端上用于模拟放电测试中能量源的储能电容C1、并联在储能电容C1正负极上且用于反向电压续流作用的二极管D1，还包括与放电晶闸管Q1并联的晶闸管隔离触发器，高压电源21的高压输出端连接储能电容C1的正极，高压电源21的低压端连接储能电容C1的负极再连接真实大地，储能电容C1的正极连接有与二极管D1阴极串联的放电晶闸管Q1，放电晶闸管Q1的阳极与储能电容C1低压端连接，晶闸管触发器的输出G端与放电晶闸管Q1的驱动极连接，晶闸管触发器的输出K端与放电晶闸管Q1的阴极连接。

请参照图5，主回路储能电容C1放电过程，电流方向为储能电容C1正流向放电晶闸管Q1的阳极进阴极出，再流过负载电阻R1和负载调波电感L1同时负载调波电感L1储能，到二极管D1的阳极进阴极出；

请参照图6，主回路负载调波电感L1放电过程，负载调波电感L1两端产生的反向电动势，由负载调波电感L1的正极流向二极管D1的阳极进阴极出，再流向放电晶闸管Q1的阳极直到回路中的能量耗尽。

通流测试系统2还包括用于控制高压电源21充电的上位机24，上位机24用于控制晶闸管隔离触发器并记录电流录波CT检测到的波形，放电晶闸管Q1用于控制储能电容C1放电，电流录播CT用于检测放电回路中的电流波形及电流峰值。

放电负载模块23包括依次串联在放电晶闸管Q1和电流录播CT之间的负载电阻R1和负载调波电感L1，放电晶闸管Q1的阴极与负载电阻R1的一端连接，负载电阻R1的另一端与负载调波电感L1连接，负载调波电感L1的另外一端与二极管D1的阳极连接，晶闸管隔离触发器与上位机24的主控板TX光纤头连接，电流录播CT与上位机24的主控板录波接口连接。

本实施例为了对所提出的大电流通流测试平台的测试性能进行验证，采用100kA以上放电仿真电路和50kA/14mS仿真电路对该系统进行仿真验证，具体过程如下：

下面仿真为大电流通流测试平台产生大电流峰值，通流时间较短的情况下，需要说明的是，充电机为图4中的高压电源。

仿真条件：

根据实物测量，大电流放电系统回路中真实负载的负载电阻R1约为10mΩ，线路总电感约为3mH。故采用10mΩ的无感电阻，和放电回路中线路电感为3mH进行模拟仿真，设定电容电压为最大电压3.5kV时，可模拟当前放电负载最大电流峰值及电流脉宽。

如图7所示在负载电阻R1为10mΩ，回路中线路电感L0为3uH的情况下，当充电机给6mF电容C1充电到3.5kV，控制放电晶闸管Q1导通，示波器S1读取到回路中电流表A1检测到的放电波形如图8所示，峰值电流115kA，放电波形总长度2ms，取总电流的30％以上为有效测试电流，脉宽为570nS。

结论，当前负载不变的情况下，可以满足500nS宽度100kA峰值电流以内的测试条件。

下面仿真为大电流通流测试平台产生通流时间较长，电流峰值较低的情况下。

仿真条件：

根据实物测量，大电流放电平台回路中真实负载的负载电阻R1约为10mΩ，线路总电感约为3mH。故采用10mΩ无感电阻，和放电回路中线路电感为3mH，添加一个20uH的电感起到增大放电脉宽的作用进行模拟仿真，设定电容电压为最大电压3.5kV时，可模拟当前放电负载最大电流峰值及电流脉宽。

如图9所示在负载电阻R1为10mΩ，回路中线路电感L03uH，调波电感L1为20uH的情况下，当充电机给6mH电容C1充电到3.5kV，控制放电晶闸管Q1导通。示波器S1读取到回路中电流表检A1测到的放电波形如图10所示，峰值电流50kA，放电波形总长度2ms，取总电流的30％以上为有效测试电流，脉宽为3.3uS。

请参照图11，为上位机24操作界面的示意图，操作界面如图11所示，图中为3.5kV充电机状态检测、3.5kV充电机参数设置、晶闸管隔离触发器控制、电流波形读取等、储能电容充电。左上角设有端口参数设置按钮，点击端口参数设置按钮弹出端口参数设置界面；点击通讯断开/连接按钮，切换通讯连接状态，按钮显示“通讯断开”时，按下后切换为通讯断开状态，按钮显示“通讯连接”时，按下后切换为通讯连接状态。

大电流通流测试平台的上位机24，可以控制0.1-3.5kV电压输出，达到输出电流峰值的调节，同时调节外部负载电感可以改变输出电流脉宽。上位机24可以控制储能电容泄能、晶闸管的触发、输出放电电流波形录制等功能。

图12所示为大电流通流测试平台的操作流程：设定电压，断开泄能开关，点击启动充电，充电达值后点击触发，成功放电，点击波形读取。

大电流通流测试平台是一种能够模拟高负载条件下的器件测试设备，主要应用于电力、新能源、航空、航天等领域。其主要功能是通过模拟电路负载条件下的真实环境，对电路的性能进行测试评估。从而检测器件在各种情况下的稳定性和可靠性，预测电力系统的故障和灾害，保障设备的运行安全。

以上实施方式对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。