CN109358597A - 晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置及控制方法，包括低压模块、限流电阻、试验晶闸管、阻容回路、静态均压电阻、并联均压电阻、并联均压电阻开关、光电转换模块、检测模块、待测晶闸管控制单元TCU。测试时，将阻值较低的并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，TCU在低压条件下即可发生保护性触发，导通晶闸管，同时TCU发送保护性触发指示脉冲IP回报光信号。IP回报光信号通过光电转换模块转换为电信号送至检测模块，同时检测模块采集了晶闸管电压，即可判断TCU保护性触发功能是否正常。本发明测试回路简单，无需高压发生设备，搭建方便，测试过程中无高压，实现了低压条件下的TCU保护性触发测试，保证了测试的安全性。

Description

晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置及控制方法

技术领域

本发明属于电力设备测试领域，更具体地，涉及一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置及控制方法。

背景技术

随着电力***的飞速发展，电力电子技术在电力***中的应用愈发成熟和深入。高压直流输电具有输电效率高、输电容量大、***稳定性好等优点，在技术经济上是当今远距离输电的最佳方案；晶闸管投切电容器TSC、静止无功补偿装置SVC等在电力***无功调节方面起着极为重要的作用；静止变频器SFC是发电机并网发电不可缺少的设备。晶闸管作为这些应用场景中的核心器件，其驱动、保护均依赖于晶闸管控制单元TCU。而可靠、高效、安全的TCU测试方法，是保证TCU能够正常运行的重要基础。

为了保护晶闸管免受高压击穿，保护性触发功能是TCU一项极为重要的功能。但保护性触发的发生需要有高压条件。传统的测试方法需要在晶闸管两端施加高压，在晶闸管两端电压达到保护性触发门槛值的瞬间TCU发生保护性触发，导通晶闸管，并回报保护性触发IP。测试中最高电压达到数千伏甚至近一万伏。测试过程中需要做好高压防护和隔离，需要专门的高压发生设备，测试效率低，测试成本较高，且存在安全隐患。发明CN101982789A提出的一种新型直流换流阀晶闸管低电压触发试验方法通过控制晶闸管电子设备TE板卡发送触发脉冲触发晶闸管，来测试晶闸管的低压触发功能，但无法用于TCU的保护性触发测试。

发明内容

本发明的目的是：提供一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置及控制方法，实现低压条件下的TCU保护性触发测试，以解决现有晶闸管控制单元保护性触发测试方法需要在晶闸管两端施加高压，测试回路搭建复杂且存在安全隐患的缺陷。

为了达成上述目的，本发明提供下述解决方案：

一种TCU保护性触发低压等效测试装置包括低压模块、限流电阻、试验晶闸管、阻容回路、静态均压电阻、并联均压电阻、并联均压电阻开关、光电转换模块、检测模块、待测晶闸管控制单元TCU。低压模块、限流电阻、晶闸管串联连接，晶闸管两端并联有阻容回路，阻容回路输出接到待测TCU，晶闸管的阳极通过静态均压电阻接到待测TCU，晶闸管的阴极直接连接到待测TCU，晶闸管的门极与待测TCU的触发输出连接，并联均压电阻通过并联均压电阻开关并联接在静态均压电阻两端，待测TCU的回报指示脉冲IP指示脉冲发送光口通过一根光纤接到光电转换模块，光电转换模块输出接入检测模块，晶闸管的阳极和阴极接入检测模块；

所述低压模块用于给试验晶闸管和待测TCU提供工作电压；

所述检测模块用于检测试验晶闸管两端电压和待测TCU的IP回报信号，根据采集的晶闸管电压变化和IP脉冲特征判断TCU保护性触发功能是否正常。

其中，限流电阻用于限制晶闸管导通时电路的电流；阻容回路和静态均压电阻是TCU正常工作所必须的外回路。在进行保护性触发测试时，合上并联均压电阻的开关，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，于是TCU保护性触发门槛值等效降低，在低压条件下即可发生保护性触发，导通晶闸管，同时发送保护性触发IP回报信号。

进一步地，所述试验晶闸管的门极需要与待测TCU的触发输出连接，当TCU发生保护性触发时，触发脉冲会触发晶闸管导通，于是晶闸管两端电压会立刻降低到0V。

进一步地，所述并联均压电阻通过一个开关并联在静态均压电阻两端，且并联均压电阻阻值远小于静态均压电阻阻值。当开关断开时，低压条件下，TCU无法发生保护性触发；当开关闭合时，在低压条件下，TCU即可发生保护性触发，触发脉冲会开通试验晶闸管，试验晶闸管两端电压立即降为0V，同时，TCU发出保护性触发IP回报光信号。

进一步地，所述光电转换模块与TCU通过光纤连接，用于将TCU发出的IP回报光信号转换为电信号并送至检测模块；同时检测模块采集晶闸管两端电压。

按照本发明提供的一种 TCU保护性触发等效测试方法，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，在低压模块供电时，TCU会发生保护性触发，触发晶闸管导通，此时晶闸管两端电压由正电压立即降为0V；同时，TCU发出的保护性触发IP回报光信号通过光电转换模块转换为电信号并送至检测模块。检测模块通过检测到的晶闸管电压变化及IP脉冲信号特征即可判定保护性触发测试是否通过。因此，在低压条件下，即可完成TCU的保护性触发测试。

TCU保护性触发低压等效测试装置的控制方法具体包括如下步骤：

步骤1：断开并联均压电阻开关，低压模块给待测TCU供电；

步骤2：TCU不发生保护性触发，晶闸管电压为完整正弦波电压，同时TCU发送正向电压建立IP光脉冲；

步骤3：闭合并联均压电阻开关，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，TCU在低压条件下即可发生保护性触发，触发脉冲会开通试验晶闸管，试验晶闸管两端电压立即降为0V，同时，TCU发出保护性触发IP回报光信号；

步骤4：检测模块通过检测到的晶闸管电压变化及IP脉冲信号特征即可判定保护性触发测试是否通过。

本发明的有益效果：本发明提供的一种 TCU保护性触发低压等效测试方法，与现有技术相比具有如下有益效果：

1）所需测试回路简单，无需高压发生设备，搭建方便；

2）测试过程中无高压，实现了低压条件下的TCU保护性触发测试，保证了测试的安全性；

3）降低了测试成本，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明的一种 TCU保护性触发等效测试装置原理框图；

图2为晶闸管两端电压波形和TCU回报IP信号示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明的一种晶闸管控制单元保护性触发等效测试装置原理框图，包括如下模块：低压模块1、限流电阻RX2、试验晶闸管Q16、阻容回路7、静态均压电阻RZ5、并联均压电阻RY3、并联均压电阻开关4、光电转换模块9、检测模块8、待测TCU10。低压模块、限流电阻RX、试验晶闸管Q1串联连接，晶闸管两端并联有阻容回路，阻容回路输出接到待测TCU，晶闸管的阳极通过静态均压电阻RZ接到待测TCU，晶闸管的阴极直接连接到待测TCU，晶闸管的门极与待测TCU的触发输出连接，并联均压电阻RY通过并联均压电阻开关4并联接在静态均压电阻两端，待测TCU的指示脉冲IP发送光口通过一根光纤接到光电转换模块，光电转换模块输出接入检测模块，晶闸管的阳极和阴极接入检测模块。

图2是晶闸管两端电压波形和TCU回报IP信号示意图。

低压模块1可以使用一个低压变压器构成，当并联均压电阻开关4断开时，由于低压模块施加在试验晶闸管Q16两端的电压较低，TCU是不会发生保护性触发的，此时晶闸管两端电压是完整的正弦波，即如图2所示的0至t1时间段内的电压，且在每个正弦电压周期内，TCU会发出一个正向电压建立IP脉冲11，此IP回报信号发生在正弦波电压过零点后不久，表明晶闸管两端已经建立了正向电压。

当并联均压电阻开关4闭合时，并联均压电阻RY3将并联接在静态均压电阻RZ5两端，由于并联均压电阻的阻值远小于静态均压电阻的阻值，在低压模块供电时，TCU即可发生保护性触发，TCU发出的触发脉冲会导通晶闸管，于是晶闸管两端电压迅速降为0V，如图2所示的t1至t2时间段内的电压。同时，TCU会发送保护性触发IP回报信号13；另外，在正弦波电压过零点后不久，TCU仍然会发出一个正向电压建立IP脉冲12。因此，在保护性触发测试时，TCU在每个正弦电压周期内，会发送两个IP回报信号。

上述TCU发送的IP回报信号通过光电转换模块转换为电信号送至检测模块，同时检测模块也采集了晶闸管两端电压，根据采集的晶闸管电压变化和IP脉冲特征，即可判断TCU保护性触发功能是否正常。

测试包括如下步骤：

步骤1：断开并联均压电阻开关，低压模块给待测TCU供电；

步骤2：TCU不发生保护性触发，晶闸管电压为完整正弦波电压，同时TCU发送正向电压建立IP光脉冲；

步骤3：闭合并联均压电阻开关，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，TCU在低压条件下发生保护性触发，触发脉冲开通试验晶闸管，试验晶闸管两端电压立即降为0V，同时，TCU发出保护性触发IP回报光信号；

步骤4：检测模块通过检测到的晶闸管电压变化及IP脉冲信号特征判定保护性触发测试是否通过。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置，其特征在于：包括低压模块、限流电阻、试验晶闸管、阻容回路、静态均压电阻、并联均压电阻、并联均压电阻开关、光电转换模块、检测模块、待测晶闸管控制单元TCU；低压模块、限流电阻、晶闸管串联连接，晶闸管两端并联有阻容回路，阻容回路输出接到待测TCU，晶闸管的阳极通过静态均压电阻接到待测TCU，晶闸管的阴极直接连接到待测TCU，晶闸管的门极与待测TCU的触发输出连接，并联均压电阻通过并联均压电阻开关并联接在静态均压电阻两端，待测TCU的回报指示脉冲IP发送光口通过一根光纤接到光电转换模块，光电转换模块输出接入检测模块，晶闸管的阳极和阴极接入检测模块；

所述低压模块用于给试验晶闸管和待测TCU提供工作电压；

所述检测模块用于检测试验晶闸管两端电压和待测TCU的IP回报信号，根据采集的晶闸管电压变化和IP脉冲特征判断TCU保护性触发功能是否正常。

2.根据权利要求1所述的一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置，其特征在于：所述试验晶闸管的门极与待测TCU的触发输出连接，当TCU发生保护性触发时，触发脉冲会触发晶闸管导通，于是晶闸管两端电压会立刻降低到0V。

3.根据权利要求1所述的一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置，其特征在于：所述并联均压电阻阻值远小于静态均压电阻阻值。

4.根据权利要求1所述的一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置，其特征在于：所述光电转换模块与TCU通过光纤连接，用于将TCU发出的IP回报光信号转换为电信号并送至检测模块；同时检测模块采集晶闸管两端电压。

5.根据权利要求1所述的一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置，其特征在于：所述低压模块为低压变压器。

6.一种使用如权利要求1-5任一项所述的晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置的控制方法，其特征在于，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，在低压模块供电时，TCU会发生保护性触发，触发晶闸管导通，此时晶闸管两端电压由正电压立即降为0V；同时，TCU发出的保护性触发IP回报光信号通过光电转换模块转换为电信号并送至检测模块；检测模块通过检测到的晶闸管电压变化及IP脉冲信号特征判定保护性触发测试是否通过。

7.根据权利要求6所述的一种晶闸管控制单元保护性触发低压等效测试装置的控制方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

步骤1：断开并联均压电阻开关，低压模块给待测TCU供电；

步骤2：TCU不发生保护性触发，晶闸管电压为完整正弦波电压，同时TCU发送正向电压建立IP光脉冲；

步骤3：闭合并联均压电阻开关，将并联均压电阻并联在静态均压电阻两端，TCU在低压条件下发生保护性触发，触发脉冲开通试验晶闸管，试验晶闸管两端电压立即降为0V，同时，TCU发出保护性触发IP回报光信号；

步骤4：检测模块通过检测到的晶闸管电压变化及IP脉冲信号特征判定保护性触发测试是否通过。