一种换流阀晶闸管电热联合老化试验电路

技术领域

本发明涉及晶闸管老化试验，具体涉及一种换流阀晶闸管电热联合老化试验电路。

背景技术

目前国内传统高压直流输电工程的换流阀大多采用晶闸管阀，换流阀晶闸管在长期运行中，不可避免的会在各种应力作用下出现老化现象，其中主要为自身损耗引起的晶闸管结温升以及晶闸管关断过程中的电压应力导致晶闸管老化。

晶闸管性能参数随着老化会发生改变，全面掌握晶闸管的老化及其参数退化的规律，对于晶闸管状态评估、制定科学的检修方案，对于换流阀可靠性与运行稳定性的提升具有重要意义。晶闸管属于长寿命器件，在正常工作状态下晶闸管的老化的需的时间很长，可能要几十年时间，在正常工作条件下进行老化试验，不仅同期长，而且费用昂贵。

在现有的晶闸管电热联合老化试验方法中，市电电流经过变压整形后在晶闸管上形成正向正弦波，电能的利用效率较低，并且由于电压波形的单向性，仅可检验受试晶闸管单侧方向的电压耐受能力，实验效率低，结果误差较大。

发明内容

本发明提供了一种换流阀晶闸管电热联合老化试验电路，提高了晶闸管电热联合老化试验工作的效率及精确度，对换流阀可靠性与运行稳定性的提升提供了有力的支持，具体通过下述技术方案实现：

本申请提供了一种换流阀晶闸管电热联合老化试验电路，包括用于调节晶闸管热应力的温度应力单元、用于调节晶闸管电应力的电压应力单元以及受试晶闸管T；

所述温度应力单元包括直流电流源S1、并联在直流电流源S1两端的续流电阻R1、串联在直流电流源S1与续流电阻R1并联支路上的整流二极管D1；

所述电压应力单元包括：直流电压源S2、串联在直流电压源S2一端的限流电阻R1、并联在直流电压源S2与限流电阻R1串联支路上的电容C2、并联在电容C2两端的晶闸管T2与晶闸管T3的串联支路、并联在晶闸管T2两端的电容C1与电感L2之间的串联支路、阳极连接在电容C1与电感L2连接点上的晶闸管T1、与晶闸管T1阴极连接的电感L1；

所述温度应力单元与电压应力单元共同连接在受试晶闸管T的两端；

其中，晶闸管T2的阴极、晶闸管T3的阴极以及电感L2的一端连接。

通过大功率直流电流源产生的电流，在电路中表现为具有特定频率与占空比的方波作用于受试晶闸管，不会在其他电路元件上产生高温，保证了运行稳定性与可靠性，使电能的利用效率与电路的功率因数大大提高。

在上述方案的基础上，进一步的有：所述受试晶闸管T阳极与整流二极管D1正极、电感L1的一端连接。

在上述方案的基础上，进一步的有：所述受试晶闸管T阴极、直流电流源S1输入端、续流电阻R1的一端、电容C1的一端、电容C2的一端、晶闸管T2的阳极以及直流电压源S2低压端接地。

在上述方案的基础上，进一步的有：所述直流电压源S2的电压即为实验需求的晶闸管T的电压峰值，电容C1和电容C2的初始电压为直流电压源S2的输出电压。

在上述方案的基础上，进一步的有：在受试晶闸管T上电压电流周期时间内，前半周期直流方波电流作用于晶闸管产生热应力，受试晶闸管T电流峰值与直流电流源S1的输出电流相同；后半周期正弦半波电压作用于晶闸管产生电应力，受试晶闸管T电压峰值与直流电压源S2的输出电压相同。在每个周期内受试晶闸管电压为均从负向到正向的正弦半波，可以同时检验受晶闸管两个方向的电压耐受能力。

在上述方案的基础上，进一步的有：一个周期开始时刻，晶闸管T1和实验晶闸管T导通，电容C1放电，电容C1上的电压反向。

在上述方案的基础上，进一步的有：前半个周期结束时刻，晶闸管T2导通，电容C1通过电感L2、晶闸管T2放电，电容C1上的电压反向。

在上述方案的基础上，进一步的有：一个周期结束时刻，晶闸管T3导通，电容C1充电，受试晶闸管T导通，直流电流源S1通过受试晶闸管T放电。

在上述方案的基础上，进一步的有：所述受试晶闸管T上电压电流周期为8ms。

在上述方案的基础上，进一步的有：所述电阻R1的阻值为0.1Ω，R2的阻值为100kΩ，电感L1的感抗为0.405H，电感L1的感抗为0.5H，电容C1的容抗为1uF，电容C2的容抗为0.1uF。可以通过电容和电感的参数来调节电压电流加载周期以及占空比从而改变受试晶闸管的试验条件，运用范围更广。

所述电流源S1提供试验晶闸管导通时的电流应力；电压源S2提供晶闸管阻断时的电压应力，电压应力和电流应力的大小根据具体试验需求来确定，电阻R1在试验晶闸管阻断时起续流作用，其压降应该远大于晶闸管导通压降；电阻R2起控制电容C2充电时间作用；通过电感L1、L2，电容C1、C2来改变电压方向，在试验晶闸管上持续输出反向电压应力，L2-C1-C2支路震荡周期为每个周期内晶闸管电压应力持续时间，当电路参数一定时，占空比通过晶闸管T和T1的开通时间确定；同时通过晶闸管T、T1、T2、T3之间的触发配合来控制电路状态的转换。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本发明通过大功率直流电流源产生的电流，在电路中表现为具有特定频率与占空比的方波作用于受试晶闸管，不会在其他电路元件上产生高温，保证了运行稳定性与可靠性，使电能的利用效率与电路的功率因数大大提高。

2.本发明在每个周期内受试晶闸管电压为均从负向到正向的正弦半波，可以同时检验受晶闸管两个方向的电压耐受能力。

3.本发明可以通过电容和电感的参数来调节电压电流加载周期以及占空比从而改变受试晶闸管的试验条件，运用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为实施例1的换流阀晶闸管电热联合老化试验电路结构图；

图2为实施例1的受试晶闸管T的电压电流波形图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图图1、图2对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

实施例：

如图1所示，在本实施例中，一种换流阀晶闸管电热联合老化试验电路，包括用于调节晶闸管热应力的温度应力单元、用于调节晶闸管电应力的电压应力单元以及受试晶闸管T。在图1中，电阻R1的阻值为0.1Ω，R2的阻值为100kΩ，电感L1的感抗为0.405H，电感L1的感抗为0.5H，电容C1的容抗为1uF，电容C2的容抗为0.1uF，受试晶闸管T上电压电流周期时间为8ms。

温度应力单元包括：

直流电流源S1，其电流输入端接地，

续流电阻R1，其连接在所属直流电流源S1的两端，

整流二极管D1，其串联所述S1和R1并联支路，另一端与受试晶闸管T的阳极相连。

电压应力单元包括：

直流电压源S2，其低压端接地，

限流电阻R1，其与所述电压源串联，

电容C2，其与上述R1和S2串联支路并联，

晶闸管T3，其阳极连接于上述R1和C2连接点，

晶闸管T2，其阳极接地，阴极连接于上述T3阴极，

电感L2，其一端连接于晶闸管T2阴极，

电容C1，其一端接地，另一端连接上述L2的另一端，

晶闸管T1，其阳极连接于L2和C1的连接点，

电感L1，其于上述晶闸管T1串联，另一端连接于受试晶闸管T的阳极；

受试晶闸管T，其阴极接地。

通过大功率直流电流源产生的电流，在电路中表现为具有特定频率与占空比的方波作用于受试晶闸管，不会在其他电路元件上产生高温，保证了运行稳定性与可靠性，使电能的利用效率与电路的功率因数大大提高。

所述直流电压源S2的电压即为实验需求的晶闸管T的电压峰值，电容C1和电容C2的初始电压为直流电压源S2的输出电压。

受试晶闸管T的电压电流波形如图2所示，前半周期直流方波电流作用于晶闸管产生热应力，受试晶闸管T电流峰值与直流电流源S1的输出电流相同；

后半周期正弦半波电压作用于晶闸管产生电应力，受试晶闸管T电压峰值与直流电压源S2的输出电压相同。在每个周期内受试晶闸管电压为均从负向到正向的正弦半波，可以同时检验受晶闸管两个方向的电压耐受能力。

在t=0ms时刻，晶闸管T1和实验晶闸管T导通，电容C1放电，电容C1上的电压反向。

在t=4ms时刻，晶闸管T2导通，电容C1通过电感L2、晶闸管T2放电，电容C1上的电压反向。

在t=8ms时刻，晶闸管T3导通，电容C1充电，受试晶闸管T导通，直流电流源S1通过受试晶闸管T放电。